Fælles forskerhold udvikler kant-til-kant monteringsteknik til 2D nanoark

Et samarbejdende forskerhold har fremstillet en fodboldformet konstruktion ved hjælp af kant-til-kant-samling af 2D-halvledermaterialer. Forskningen har været omtalt på forsiden af ​​online-udgaven af ​​Angewandte Chemie International Edition journal.

Forskerholdet, ledet af professor In Su Lee og ph.d. kandidat Sun Woo Jang fra Institut for Kemi ved Pohang Universitet for Videnskab og Teknologi (POSTECH), sammen med professor Kwangjin An fra Institut for Energi og Kemiteknik ved Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST), kontrollerede med succes samspillet mellem kanterne på 2D-silica nanoark (2D-SiNS) for at skabe en fodboldlignende struktur.

Den plane struktur af 2D nanoark udviser unikke mekaniske og optiske egenskaber, hvilket gør dem alsidige i halvlederenheder, katalysatorer, sensorer og mange andre sektorer. Den stærke tiltrækning af intermolekylære kræfter (van der Waals) mellem plader resulterer typisk i en struktur, hvor flader er i direkte kontakt, hvilket kompromitterer mekanisk stabilitet for katalytisk funktionalitet.

I undersøgelsen udviklede forskerholdet en kant-til-kant monteringsteknik til 2D-SiNS. I tilfælde af 2D-SiNS varierer ladningsfordelingen baseret på overfladekrumning eller strukturelle karakteristika, og typisk er kantområdet følsomt over for forskelle i ladningsfordeling.

Forskerholdet udnyttede denne egenskab til at inducere interaktioner mellem kanterne af 2D-SiNS. I modsætning til traditionel montering ansigt-til-ansigt fokuserer denne teknik på samling af kanter.

Dette gennembrud gjorde det muligt for forskerne at samle 2D-SiNS til hule fodboldformede strukturer, hvilket viste exceptionel mekanisk stabilitet og holdbarhed selv under udfordrende forhold, herunder høje temperaturer og forskellige opløsningsmidler. Desuden forhindrede denne struktur utilsigtet aggregering af nanostrukturer og hæmmede dannelsen af ​​koks, hvilket hæmmer katalytisk aktivitet.

Sådanne strukturelle karakteristika øgede det samlede 2D-SiNS overfladeareal betydeligt, hvilket forbedrede effektiviteten af ​​katalytiske reaktioner og letter den jævne bevægelse af reaktanter. Det er vigtigt, når det blev udsat for kontinuerlige reaktioner ved høje temperaturer, viste det enestående katalytisk aktivitet og holdbarhed ved fremstilling af brint og carbonmonoxid fra metan og carbondioxid.

Studiets ledende forsker, professor In Su Lee, sagde:"Jeg glæder mig ikke kun over den forbedrede forståelse af materialesamling i nanoskala, men også over, at vi baner vejen for udviklingen af ​​stabile og funktionelle 2D nanomaterialer."

Flere oplysninger: Sun Woo Jang et al., Soccer Ball-like Assembly of Edge-to-edge Oriented 2D-silica Nanosheets:A Promising Catalyst Support for High-Temperature Reforming, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI:10.1002/anie.202316630

Leveret af Pohang University of Science and Technology