Forskere tildelte en Guinness verdensrekord for det fineste vævede stof

Et team af forskere fra University of Manchester er blevet hædret med en Guinness verdensrekord for at væve tråde af individuelle molekyler sammen for at skabe verdens fineste stof, overhaler det fineste egyptiske linned.

Vævning af tråde med diametre fra flere millimeter (rør, plantefibre, osv.) til et par mikrometer (uld, bomuld, syntetiske polymerer, osv.) har understøttet fremskridt gennem tiderne, fra stenalderens mennesker, der laver net til at fange fisk og væver klæder for at holde sig varme til de moderne tekstiler, vi alle bruger hver dag.

Nu, for første gang, et team af videnskabsmænd ved University of Manchester har udviklet en måde at væve molekylære tråde i todimensionelle lag. Ved at gøre det har de produceret et 2-D-molekylært vævet stof, der har et trådantal på 40-60 millioner (til sammenligning, det fineste egyptiske linned har et trådantal på ~1500 - trådantal er antallet af tråde pr. tomme).

Vævning har mange anvendelsesmuligheder, for fugle, der væver kviste for at bygge deres reder, og mennesker, der bruger det til at lave net til fiskeri, kurve til at bære ting i, og stoffer til at klæde os selv på. Plast er lavet af lange molekylære tråde kaldet polymerer, og forskerholdet ønskede at finde en måde at væve disse tråde til at lave molekylært vævede stoffer, som kunne have enestående styrke og fleksibilitet på samme måde som linnedark adskiller sig fra individuelle bomuldstråde.

Samarbejdsholdet brugte kemi til at væve trådene. Metalatomer og negativt ladede ioner arbejder sammen om at sammenvæve små molekylære byggesten lavet af kulstof, brint, ilt, nitrogen- og svovlatomer. De vævede byggeklodser går derefter sammen som stykker af en stiksav og danner enkelte ark af vævede molekylære tråde i et stof, der kun er 4 milliontedel af en millimeter tykt (4 nanometer). I øjeblikket er det største stykke stof kun 1 mm langt. Det er åbenbart ekstremt lille, men det er faktisk større end de første flager af grafen, da det først blev lavet.

Professor David Leigh sagde:"Vævning af molekylære tråde på denne måde fører til nye og forbedrede egenskaber. Stoffet er dobbelt så stærkt som de uvævede tråde, og når det trækkes til bristepunktet, rives det som et lag i stedet for at klumper af tråde løsner sig. Det vævede materiale fungerer også som et net, lader små molekyler passere gennem det, mens de fanger større molekyler i det lille net.

"Dette er det første eksempel på et lagdelt molekylært vævet stof. Vævning af molekylære tråde tilbyder en ny måde at ændre egenskaberne af plast og andre materialer.

"Antallet af tråde og trådkrydsninger blev målt ved skinnende røntgenstråler på byggestenene. Trådene bøjer røntgenstrålernes vej gennem materialet med en bestemt mængde, gør det muligt for forskere at måle, hvor mange tråde der er pr. Målingen viser, at materialet har et trådantal på 40-60 millioner tråde pr. tomme. Sammenlignet med, det fineste egyptiske linned har et trådantal på omkring 1500."

Holdet målte også tykkelsen af ​​det molekylært vævede stof ved hjælp af et specielt instrument kaldet et atomkraftmikroskop, som har en sondespids så skarp, at den har et enkelt atom i enden. Hvert lag af det molekylært vævede stof er kun 4 nanometer tykt; det er 10, 000 gange tyndere end et menneskehår.

Forskningen blev rapporteret i:'Selvsamling af et lagdelt todimensionelt molekylært vævet stof' i tidsskriftet Natur . Holdet bag arbejdet involverede fire forskellige forskningsgrupper fra hele universitetet. Professor David Leighs team fra Institut for Kemi lavede det molekylært vævede stof. Professor Bob Youngs hold fra Institut for Materialer og Henry Royce Institute udførte atomkraftmikroskopi for at bestemme dets struktur og materialeegenskaber.

Dr. George Whitehead fra Institut for Kemi udførte røntgenkrystallografiske eksperimenter for at lokalisere den præcise position af atomer i materialets byggesten. Professor Sarah Haigh fra Institut for Materialer, brugt elektronmikroskopi til at afbilde det molekylært vævede stof. Ph.D. studerende Paige Kent og professor Rob Dryfe brugte materialet som et molekylært net, fanger store molekyler i det vævede net, mens mindre molekyler passerer frit igennem.