Chokerende ny måde at skabe nanoporøse materialer på afsløret

Forskere har udviklet en ny metode til at skabe nanoporøse materialer med potentielle anvendelser i alt fra vandrensning til kemiske sensorer.

For at fremstille et porøst materiale er det nødvendigt at have flere komponenter. Når den mindre komponent fjernes, små porer efterlades på sin plads. Indtil nu, at skabe nanoporøse materialer var begrænsende, da man mente, at den mindre komponent skulle forbindes gennem hele strukturen såvel som til ydersiden, for at den kunne fjernes.

Imidlertid, ny forskning offentliggjort i dag (søndag d. 27. november) i journalen Naturmaterialer har vist en meget mere effektiv, fleksibel metode kaldet kollektivt osmotisk shock (COS) til at skabe porøse strukturer. Forskningen, af forskere ved University of Cambridge, har vist, hvordan selv strukturer med mindre komponenter helt indkapslet i en matrix ved at bruge osmotiske kræfter kan gøres porøse (eller nanoporøse).

Hovedforfatteren, Dr. Easan Sivaniah fra University of Cambridges Cavendish Laboratory, forklarer, hvordan processen fungerer:"Eksperimentet minder ret meget om klasseværelsesdemonstrationen med en ballon, der indeholder saltvand. Hvordan frigiver man saltet fra ballonen? Svaret er at sætte ballonen i et bad med ferskvand. Saltet kan ikke forlade ballonen, men vandet kan komme ind, og det gør den for at mindske saltheden i ballonen. Efterhånden som der kommer mere vand ind, ballonen svulmer, og brister til sidst, frigive saltet helt.

"I vores eksperimenter, vi viser i det væsentlige, at dette fungerer i materialer med disse fangede mindre komponenter, fører til en række udbrud, der forbinder sammen og til ydersiden, frigør de indespærrede komponenter og efterlader et åbent porøst materiale."

Forskerne har også demonstreret, hvordan de nanoporøse materialer skabt af den unikke proces kan bruges til at udvikle filtre, der er i stand til at fjerne meget små farvestoffer fra vand.

Dr. Sivaniah tilføjede:"Det er i øjeblikket et effektivt filtersystem, der kan bruges i lande med dårlig adgang til frisk drikkevand, eller at fjerne tungmetaller og industriaffaldsprodukter fra grundvandskilder. Selvom, med udvikling, vi håber, at det også kan bruges til at gøre havvand drikkeligt ved hjælp af lavteknologiske ruter og lavenergiruter."

Andre applikationer blev udforsket i samarbejde med grupper med ekspertise i fotonik (Dr. Hernan Miguez, University of Sevilla) og optoelektronik (professor Sir Richard Friend, Cavendish Laboratory). Lysemitterende enheder blev demonstreret ved hjælp af titania-elektroder, der er skabeloner fra COS-materialer, mens det nye stabellignende arrangement af materialer giver unikt effektive fotoniske flerlag med potentielle anvendelser som sensorer, der skifter farve som reaktion på at absorbere spormængder af kemikalier, eller til brug i optiske komponenter.

Dr Sivaniah tilføjede, "Vi undersøger i øjeblikket en række applikationer, at inkludere brug i lysemitterende enheder, solceller, elektroder til superkondensatorer såvel som brændselsceller."