211service.com
Kristāli, kas izgatavoti, lai asinātu sīkas caurulītes
Pētnieki ir atklājuši veidu, kā izaudzēt sīkas mikrometru mēroga caurules no materiāliem, kas darbojas kā katalizatori un gāzes sensori. Izveidojot tīklus no šīm caurulēm, pētnieki saka, ka viņi varētu izveidot kompaktas laboratorijas ierīces, kurās paši kanāli ir izgatavoti no katalizatora vai sensora materiāla. Jūs varētu izmest ķimikālijas caur ļoti lielu virsmas laukumu un potenciāli veikt ļoti efektīvu katalīzi, saka Lī Kronins , ķīmijas profesors Glāzgovas Universitātē, Apvienotajā Karalistē, kurš vadīja darbu.
Burvju caurules: Neorganiskie kristāli, kas ievietoti fluorescējošu molekulu šķīdumā, automātiski sāk augt caurules. Caurules ir pietiekami izturīgas, lai tās varētu injicēt šķidrumu (augšējā labajā pusē). Pētnieki var arī savienot divas caurules kopā (vidū) un izveidot dizainu ar caurulēm, virzot augšanu ar elektriskajiem laukiem (apakšā pa labi).
Rakstā, kas publicēts žurnālā Dabas ķīmija , Kronins un viņa kolēģi ziņo, ka viņi var kontrolēt cauruļu diametru un ātrumu, ar kādu tie aug. Turklāt, izmantojot vienkāršus trikus, viņi var kontrolēt cauruļu augšanas virzienu un var apvienot divas caurules, lai izveidotu dažādas struktūras.
Mikrofluidisko ierīču audzēšana šādā veidā varētu būt vienkāršāka nekā pašreizējo litogrāfijas metožu izmantošana, saka Kronins. Viņš saka, ka mēs varam audzēt caurules tādā pašā veidā, kā jūs kontrolējat līnijas uz Etch A Sketch. Jūs vienkārši ļoti ātri dažu sekunžu laikā izveidojat vajadzīgo ierīci.
Neorganiskie kristāli, ko izmanto pētnieki, pieder ķīmisko vielu klasei, kas pazīstama kā polioksometalāti. Šīs negatīvi lādētās metāla un skābekļa atomu kopas ir lieliski katalizatori daudzām dažādām ķīmiskās rūpniecības reakcijām. Tie arī labi uztver un adsorbē gāzes, un tos izmanto toksisku savienojumu, piemēram, slāpekļa oksīdu un sēra dioksīda, izvadīšanai no dūmgāzu plūsmām. Izmantojot dažādus metāla atomus, pētnieki var izveidot polioksometalātus ar dažādām ķīmiskām īpašībām. Polioksometalātiem ir liela strukturālā daudzveidība un daudzpusība, kā arī daudz iespēju mainīt fizisko un ķīmisko uzvedību, saka. Pols Kogerlers , ķīmijas profesors RWTH Āhenes Universitātē Vācijā.
Lai izveidotu savas mikrocaurules, Glāzgovas pētnieki izmanto volframu saturošus kristālus. Kad viņi ievieto šos negatīvi lādētos metāla oksīda kristālus ūdenī un pievieno pozitīvi lādētas fluorescējošas molekulas, kristāli sāk dīgt caurules tikai dažu sekunžu laikā.
Kronins skaidro, ka pozitīvās un negatīvās molekulas savienojas, veidojot membrānu uz kristāla virsmas. Spiediens šīs membrānas iekšpusē palielinās, līdz tā plīst un iekšpusē esošais metāla oksīda materiāls izplūst strūklā. Izplūstot, tas automātiski sāk veidot dobu cauruli, pa kuru var izplūst arvien vairāk materiāla. Caurule aug, līdz no kristāla palicis tikai dobais membrānas apvalks.
Pētnieki var mainīt cauruļu diametru un to augšanas ātrumu, mainot fluorescējošo molekulu koncentrāciju. Caurules platums ir no 1 līdz 120 mikrometriem. Pieliekot spriegumu, tie var likt caurulēm augt noteiktos virzienos. Viņi var izgatavot sazarotas caurules divos dažādos veidos. Viens no tiem ir ļaut sadurties divām caurulēm, kā rezultātā sadursmes vietā parādās viena caurule. Otrs ir caurdurt cauruli ar mikromanipulatora adatu, lai materiāls izplūstu un aug vēl viens zars. Lai parādītu, ka caurules ir dobas un var pārvadāt šķidrumus, pētnieki caur tām injicē fluorescējošu krāsu.
Kogerlers stāsta, ka darbs ir daudzsološs, jo caurules saglabā savu struktūru un nesadalās. Turklāt tiem ir salīdzinoši augsta virsmas un tilpuma attiecība, kas ir noderīga katalīzei un sensoru lietojumiem. Taču vēl nav skaidrs, vai tie būs ideāli piemēroti šiem lietojumiem. Tas ir tāpēc, ka cauruļu virsma nav izgatavota tikai no savstarpēji saistītām polioksometalāta molekulām: tajā ir arī pozitīvi lādētas fluorescējošas molekulas. Jautājums ir, vai jūs no tā iegūtu kādu reaktivitāti? Kogerlers jautā.
Kogerlers saka, ka būtu patiešām interesanti, ja pētnieki varētu atrast veidu, kā audzēt līdzīgas caurules nanometru diapazonā. Ir zināms, ka metāla oksīda savienojumi veido struktūras šādā mērogā, un šī pieeja radītu vēl lielākas virsmas.