Kudontaa atomien ja molekyylien tasoilla

On olemassa monia erilaisia ​​tapoja tehdä nanomateriaaleja mutta kudonta, vanhin ja kestävin tapa tehdä kankaita, ei ole ollut yksi niistä - tähän asti.

Kansainvälinen yhteistyö, jota johtivat Berkeley Labin ja Kalifornian Berkeleyn yliopiston tutkijat, ovat kutoneet ensimmäiset kolmiulotteiset kovalenttisesti orgaaniset kehysrakenteet (COF:t) kierteisistä orgaanisista säikeistä.

Kudotut COF:it osoittavat merkittäviä etuja kuten rakenteellista joustavuutta, kimmoisuutta ja palautuvuutta yli aiempien COF-materiaalien, jotka ovat erittäin kiinnostavia niiden mahdollisuuksista kaapata ja varastoida hiilidioksidia ja sitten muuntaa se kemiallisiksi tuotteiksi.

"Olemme ulottaneet kudontataiteen atomi- ja molekyylitasolle, mikä antaa meille tehokkaan uuden tavan manipuloida ainetta uskomattomalla tarkkuudella tarkoituksena saavuttaa ainutlaatuiset ja arvokkaat mekaaniset ominaisuudet", toteaa työhön osallistunut kemisti Omar Yaghi.

"Kemiassa kudonta on ollut pitkään etsitty eikä sitä tunneta biologiassa" Yaghi sanoo. "Olemme kuitenkin löytäneet tavan kutoa orgaanisia säikeitä, minkä avulla voimme suunnitella ja tehdä monimutkaisia ​​kaksi- ja kolmiulotteisia orgaanisia laajennettuja rakenteita."

COF:it ja niiden serkut metalliorgaaniset kehysrakenteet (MOF:t), ovat huokoisia kolmiulotteisia kiteitä, joilla on erittäin suuri sisäpinta-ala, joka voi imeä ja varastoida valtavia määriä kohdennettuja molekyylejä.

Nyt kehitetyt kudotut kehysrakenteet vaikuttavat lupaavilta, muun muassa kemian sovelluksiin. Erityisesti se, että järjestelmä voi vaihtaa kahden elastisen tilan välillä edestakaisin helposti tarkoittaa että vaihtelua voidaan tehdä toistuvasti rakennetta heikentämättä tai muuttamatta.

Tulosten perusteella voi ajatella luoda molekyyliliinoja, joissa yhdistyvät epätavallinen vikasietoisuus, vahvuus, notkeus ja kemiallinen vaihtelu yhdessä ja samassa materiaalissa.

Tällaisia kudottuja rakenteita voidaan valmistaa sekä nanopartikkeleista tai polymeereistä, mikä tarkoittaa, että ne voidaan valmistaa ohuiksi kalvoiksi ja elektronisiksi laitteiksi.

Aiheesta aiemmin:

Mikä ihmeen MOF?