Výzkumníci objevují samonabízející 2-D a 3-D materiály

Fokus Jeruzalém 042: • Bohatá úroda: Výzkumníci v oboru zemědělství objevují nové metody - část 1 (Březen 2019).

Anonim

Samostavba hmoty je jedním ze základních principů přírody, která řídí růst větších uspořádaných a funkčních systémů z menších stavebních bloků. Vlastní shromáždění může být pozorováno ve všech délkových stupnicích od molekul až po galaxie. Nyní vědci z centra Nanoscience University of Jyväskylä a středisko excelence HYBER univerzity Aalto ve Finsku ohlásili nový objev samomazných dvourozměrných a trojrozměrných materiálů, které jsou tvořeny drobnými zlatými nanoklávami jen několika nanometrů, každý s 102 atomy zlata a povrchovou vrstvou molekul 44 thiolu. Studie, která se uskutečnila s financováním z akademie Finska a Evropské rady pro výzkum, byla publikována v Angewandte Chemie, jednom z předních světových časopisů v oboru chemie.

Atomovou strukturu 102-atomového nanočástice na zlato nejprve vyřešila skupina Rogera D Kornberga na Stanfordské univerzitě v roce 2007. Od té doby bylo provedeno několik dalších studií o jeho vlastnostech v Jyväskylä Nanoscience Center, kde bylo také použito pro zobrazování virových struktur elektronovou mikroskopií. Tiolový povrch nanokláště má velké množství kyselých skupin, které mohou tvořit řízené vodíkové vazby ke sousedním nanoklástům a iniciovat řízenou samonosu.

Samostavba zlatých nanoklávů se uskutečnila ve směsi vody a methanolu a vytvořily dvě zřetelně odlišné nadstavby, které byly zobrazeny v elektronovém mikroskopu s vysokým rozlišením na Aalto University. V jedné ze struktur byly uspořádány dvojrozměrné hexagonálně uspořádané vrstvy zlatých nanoklávů, přičemž každá vrstva byla pouze jedna nanoclusterová hustota. Modifikací podmínek syntézy byly pozorovány také trojrozměrné sférické, duté kapsidové struktury, kde tloušťka kapsidové stěny opět odpovídá pouze jedné velikosti nanokluzu (viz obrázek).

Zatímco podrobnosti o mechanismech tvoření těchto nástaveb vyžadují další systematické zkoumání, počáteční pozorování otevírají několik nových pohledů na synteticky vyrobené samomazné nanomateriály.

"Dnes víme několik desítek různých druhů atomově přesných zlatých nanoklávů a věřím, že mohou vykazovat širokou škálu samo-sestavujících se modelů růstu, které by mohly produkovat řadu nových metamateriálů, " uvedl profesor akademie Hannu Häkkinen, který koordinoval výzkum v Nanoscience Center. "V biologii jsou typické příklady funkčních systémů, které se samy shromažďují, viry a vezikuly. Biologické samo-sestavené struktury mohou být také rozloženy jemnými změnami v okolních biochemických podmínkách. materiály na bázi materiálů mohou být demontovány a pak znovu sestaveny do různých struktur změnou něčeho v chemii okolního rozpouštědla. "

"Volně stojící dvourozměrné nanášecí vrstvy přinesou příležitosti pro nové generační funkční materiály a duté kapsidy připraví cestu pro velmi lehké koloidní rámové materiály, " uvedl postdoktorský výzkumník Nonappa (Aalto University).

Profesor Olli Ikkala z Aalto University uvedl: "V širším rámci zůstává velkou výzvou zvládnout samo-shromáždění ve všech délkách, aby se racionálně vyladěly funkční vlastnosti materiálů. považovány za dostatečné k dosažení dostatečně úzkých rozměrů rozměrů strukturních jednotek tvořících strukturu nanoscale, aby se dosáhlo dobře definovaných struktur. "Tato zjištění naznačují změnu paradigmatu, aby se sledovaly přísně definované jednotky nanokamenů pro samonosné sestavy.

menu
menu