Forskere skaber iriserende glas, der kan reflektere UV- eller infrarødt lys

(PhysOrg.com) - Brug af nanokrystaller af cellulose, hovedkomponenten i papirmasse og papir kemiforskere ved University of British Columbia har skabt glasfilm, der har applikationer til energibesparelse i bygningsdesign på grund af deres evne til at reflektere specifikke bølgelængder af lys, såsom ultraviolet, synlig eller infrarød.

Disse nanoporøse film, beskrevet i et papir, der blev offentliggjort i dagens nummer af Natur , kan også bruges i optiske filtre, sensorer, eller for molekylseparation i den farmaceutiske industri.

”Det er første gang, at den unikke, spiralformet struktur af cellulose er blevet replikeret i et mineral, ”Siger Mark MacLachlan, lektor i kemiafdelingen på UBC og medautoriseret af papiret. "Filmene har mange applikationer, og vi skabte dem fra et spændende nyt produkt, der stammer fra vores træforarbejdningsindustri lige her i British Columbia."

På molekylært niveau, filmene har spiralformet struktur af nanokrystallinsk cellulose, en byggesten af ​​træmasse, forklarer MacLachlan.

MacLachlan og ph.d. -studerende Kevin Shopsowitz, postdoktor Hao Qi og Wadood Hamad fra FPInnovations, faldt over denne opdagelse, mens han forsøgte at skabe et brintlagermateriale.

UBC -forskerne blandede cellulosen fra træmassen med en silica, eller glas, forløber og derefter brændt cellulosen væk. De resulterende glasfilm består af porer, eller huller, arrangeret i en spiralformet struktur, der ligner en vindeltrappe. Hvert hul er mindre end 1/10, 000th af et menneskehårs diameter.

”Da Kevin viste mig filmene, og de var røde, blå, gul og grøn, Jeg vidste, at vi havde været i stand til at opretholde den spiralformede struktur, der findes i cellulosen. ”

"Den spiralformede organisation, vi producerede, efterligner syntetisk strukturen af ​​eksoskeletonerne hos nogle iriserende biller, ”Siger Shopsowitz.

Porerne i spiralen giver filmene en lang række anvendelser. Når visse væsker tilsættes til filmen, væsken bliver fanget i porerne og ændrer filmens optiske egenskaber.

"Ved at funktionalisere porerne for at gøre dem mere selektive for bestemte kemikalier, vi kan muligvis udvikle nye sensorer, der er meget følsomme for at detektere stoffer i miljøet, ”Siger Shopsowitz.

For at reducere den energi, der er nødvendig for at køle bygninger, vinduer kunne behandles med de gennemsigtige film, der reflekterer infrarødt lys - lyset, der varmer en bygning op. Lige nu, metalpartikler bruges ofte til dette, men de farver vinduerne brune.

Denne forskning blev udført i partnerskab med FPInnovations, en organisation dedikeret til at udvikle nye produkter fra skovsektoren, og med finansiering fra Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada.