Forskere foreslår nye egenskaber i hul multishell struktur

Den kinesiske puslespilsbold er et udsmykket dekorativt kunstværk, der består af flere koncentriske skaller, der bevæger sig uafhængigt af hinanden. I det seneste årti, Kinesiske videnskabsmænd leverede en universel metode til fremstilling af en konceptuelt lignende mikronanoskalastruktur, kaldet den hule multishell-struktur (HoMS).

En ny undersøgelse ledet af prof. Wang Dan fra Institute of Process Engineering (IPE) ved det kinesiske videnskabsakademi foreslår et nyt koncept for tidsmæssig-rumlig ordning og dynamisk smart adfærd i HoMS'er. Den blev udgivet i Naturanmeldelser Kemi den 11. feb.

I modsætning til den hule kugle med enkelt skal eller nanopartikler, HoMS har potentielle anvendelser inden for områder lige fra energiomdannelse og lagring til katalyse, da det undgår let agglomeration af nanopartikler, bevarer fordelen ved effektivt overfladeareal, og gavner massetransmissionen.

I den første fase af deres arbejde, gruppen udviklede en let sekventiel skabelonmetode (STA) til fremstilling af HoMS. Denne tilgang realiserede præcis kontrol af skalnummeret, tykkelse, afstand, og faceteksponering, således modulerende overfladeegenskaber og grænsefladen mellem HoMS-materialer.

Specifikt, multishells adskiller rummet i forskellige, relativt isolerede underrum. På samme tid, de heterogene porer på hver skal letter overførslen af ​​små molekyler.

"Når et molekyle eller en elektromagnetisk bølge diffunderer gennem HoMS, det oplever en fast rækkefølge af miljøer og tilbringer en kontrollerbar tid i hver enkelt, " sagde Wang. "Baseret på forståelsen af ​​struktur ejendomsforhold, vi kalder dette specifikke træk ved HoMS som 'tidlig-rumlig ordning'."

Interessant nok, i cyanobakteriers antennesystem, forskellige antennepigmenter indlæses i en bestemt rækkefølge for at realisere den sekventielle indsamling af lysenergi, som er eksemplet for naturlig tids-rumlig ordning. Denne specifikke struktur sikrer den hurtige og præcise rute til at akkumulere store mængder ilt til betydelige mængder for iltholdigt liv.

"Inspireret af naturen, vi mener, at den unikke struktur antyder lovende anvendelser for HoMS i sekventiel elektromagnetisk bølgehøst, kaskade katalytiske reaktioner, vedvarende frigivelse af lægemidler, og hybride energilagringsteknologier, " sagde Wang.

Gruppen foreslog også et andet lovende forslag:HoMS med isolerede rum i flere kemiske miljøer kunne udtrykke dynamisk smart adfærd.

Gennem kemisk modifikation, HoMS'er kan binde målet og måske også selvudvikle sig til at have ønskede egenskaber på et ønsket tidspunkt, hvilket ville være yderst ønskeligt inden for kemiteknik og biokemi.