О нанодыроколе, основанном на осмотических взрывах
Создан новый способ создания материалов с нанопорами. Его отличают простота, масштабируемость и возможность промышленного применения.
Современные способы создания материалов с наноразмерными порами предполагают присутствие двух компонентов: один из них образовывает базу будущего пористого примера, а второй так или иначе удаляется из количества материала, освобождая пространство пор. Дабы поры оказались сквозными, удаляемое вещество должно пронизывать материал постоянными нитями, в обязательном порядке выходящими на поверхность. В другом случае его не удастся всецело вывести из структуры.
Но новое изучение, результаты которого опубликованы 27 ноября в издании Nature, разрешило показать более действенный и эластичный способ создания пористых наноструктур. Данный подход стал называться «коллективный осмотический удар» («collective osmotic shock» – COS).
Ученые из Кембриджа продемонстрировали, как посредством осмотических сил возможно взять нанопоры, даже в том случае, если удаляемый компонент всецело инкапсулирован в толще материала.
Ведущий создатель проекта, Исан Сивания (Easan Sivaniah), растолковывает сущность процесса COS так:
«Опыт напоминает школьный опыт с воздушным шариком, наполненным соленой водой. В случае если его поместить в питьевую воду, соль не сможет покинуть шарик, а вот питьевая вода в полной мере способна попасть вовнутрь, что она совершает, дабы уменьшить концентрацию соли в. Чем больше воды поступает вовнутрь, тем посильнее раздувается шарик, и в конечном счете он лопается».
«В отечественной работе мы, по сути, продемонстрировали, как это трудится для материалов с инородными включениями, каковые приводят к серии осмотических «взрывов». Покинутые осмотическими ударами полости соединяются между собой и с поверхностью материала, разрешая веществу-примеси выйти наружу и создавая сквозные поры».
Исследователи показали высокую эффективность взятого таким способом фильтра при удалении из воды частиц красителей (малахитового зеленого и метилового оранжевого). В качестве главного вещества выступал полистирол, вторичного – оргстекло, а растворителя – уксусная кислота. Полученный в следствии процесса COS материал складывался из множества слоев полистирола толщиной около 65 нм, соединенных «лесом» полимерных фрагментов.
Поверхность материала была усеяна порами, размеры которых, по оценкам ученых, составили 1–2 нм.
Второе вероятное использование созданной разработке – создание многослойных материалов с необыкновенными оптическими особенностями – было рассмотрено совместно со экспертами по фотонике и оптоэлектронике из Кавендишской лаборатории и Университета Севильи, в которой трудится и д-р Сивания. Подобные материалы смогут быть использованы при создании датчиков, меняющих цвет при поглощении следовых (очень малых) количеств веществ.
Авторы работы уверены в том, что полученные по разработке COS материалы также будут применяеться при изготовлении светоизлучающих устройств, топливных элементов, электродов и солнечных батарей для суперконденсаторов.