Videnskab
 science >> Videnskab >  >> nanoteknologi

Ion-selektive smarte porøse membraner

Langmuir-Blodgett-teknikken til fremstilling af et polymer nanoark - en forløber for smarte porøse membraner. Kredit:Yuya Ishizaki

En forskergruppe har udviklet en ion-selektiv smart porøs membran, der kan reagere på ydre stimuli, potentielt bane vejen for nye applikationer inden for molekylær separation og sensing applikationer.

Porøse tynde film har tiltrukket sig videnskabsmænds opmærksomhed på grund af deres potentielle brug i sensorer, energihøst, og ion/molekylær adskillelse.

Nanostruktur egenskaber, såsom porestørrelse, tykkelse, og filmtæthed, påvirke molekylær selektivitet og molekylær permeabilitet. Overfladeegenskaber har også en betydelig indflydelse på molekylær selektivitet.

Det er derfor vigtigt at være i stand til at kontrollere både 3D nanostrukturer og overfladeegenskaber af ultratynde porøse film.

Tidligere forskning kastede lys over smarte porøse membraner, som er dækket af molekyler, der kan reagere på eksterne stimuli såsom lys, temperatur, og pH. Alligevel har deres anvendelse på porøse tyndfilm med en ekstremt tynd filmtykkelse på under 10 nm vist sig at være uhyre udfordrende for videnskabsmænd.

"I vores undersøgelse, det lykkedes os at udvikle responsivt porøst SiO 2 tynde film med en ekstremt tynd filmtykkelse på 8 nm med en ensartet dækket overflade i et pH-reagerende silankoblingsmiddel, " sagde Yuya Ishizaki fra Graduate School of Engineering ved Tohoku University og medforfatter til undersøgelsen. "Den responsive porøse tynde film kan justere overfladeladningen afhængigt af pH-ændringen i opløsningen, resulterer i selektiv ionpermeation."

For at forberede de porøse film med en kontrolleret struktur til nm-skala nøjagtighed, forskergruppen fokuserede på polymer tynde film indeholdende silsesquioxaner, som har unikke burstrukturer.

Polymerfilmene blev fremstillet ved brug af Langmuir-Blodgett-teknikken, valgt, fordi det giver molekylær skala-styrbarhed i filmtykkelsen. Langmuir-Blodgett polymer nanoplader gør det også muligt at fremstille porøs SiO 2 tynde film med kontrollerede nanostrukturer ved simpel UV-højre bestråling under omgivende forhold.

"Vi planlægger at udvikle højeffektive separationsmembraner og sensormaterialer, der drager fordel af den ekstremt tynde filmtykkelse og kontrollerede overfladeegenskaber i fremtiden, " tilføjede Ishizaki.


Varme artikler