Nachricht

Jul 27, 2023

Programmierbare Nanoclays sind ein neues Werkzeug für die Chemie

„Stellen Sie sich einen Koosh-Ball vor, bei dem die Tausenden von Gummisträngen, die strahlenförmig vom Ballkern ausgehen, am Ende jeweils eine elektrisch geladene Perle tragen“, sagt Gary Baker. (Quelle: Getty Images) Es steht Ihnen frei

„Stellen Sie sich einen Koosh-Ball vor, bei dem die Tausenden von Gummisträngen, die strahlenförmig vom Ballkern ausgehen, am Ende jeweils eine elektrisch geladene Perle tragen“, sagt Gary Baker. (Quelle: Getty Images)

Es steht Ihnen frei, diesen Artikel unter der Attribution 4.0 International-Lizenz zu teilen.

Mikroskopisch kleine Materialien aus Ton könnten in der Zukunft der Kunststoffchemie eine Rolle spielen.

Indem man es Wissenschaftlern ermöglicht, chemische Schichten herzustellen, die auf bestimmte Aufgaben zugeschnitten sind, können Nanotoner eine Vielzahl von Anwendungen finden, unter anderem im medizinischen Bereich oder in den Umweltwissenschaften.

Ein wesentlicher Bestandteil des Materials ist seine elektrisch geladene Oberfläche, sagt Gary Baker, Co-Hauptforscher des Projekts und außerordentlicher Professor an der Chemieabteilung der University of Missouri.

„Stellen Sie sich einen Koosh-Ball vor, bei dem die Tausenden von Gummisträngen, die strahlenförmig vom Ballkern ausgehen, am Ende jeweils eine elektrisch geladene Perle tragen“, sagt Baker. „Es ist vergleichbar mit einem Magneten – positiv geladene Dinge bleiben an negativ geladenen Dingen haften. Positiv geladene Nanotoner könnten beispielsweise eine Gruppe schädlicher fluorierter Chemikalien anziehen, die als PFAS oder „Forever Chemicals“ bekannt sind und negativ geladen sind. Oder indem man den Nanoton negativ auflädt, kann er beispielsweise an positiv geladenen Schwermetallionen wie Cadmium haften und dabei helfen, diese aus einem kontaminierten Gewässer zu entfernen.“

Zusätzlich zur elektrischen Ladung kann jeder Nanoton mit verschiedenen chemischen Komponenten individuell angepasst werden, beispielsweise durch das Mischen und Anpassen verschiedener Teile. Dadurch können sie bei der Entwicklung diagnostischer Sensoren für die biomedizinische Bildgebung oder die Erkennung von Sprengstoffen und Kampfmitteln eingesetzt werden.

„Im Wesentlichen handelt es sich bei diesen Nanotonen um chemische Bausteine ​​mit spezifischen Funktionen, die zu extrem dünnen, zweidimensionalen mikroskopischen Schichten zusammengesetzt sind – dünner als ein Strang menschlicher DNA und 100.000 Mal dünner als ein Blatt Papier“, sagt Baker. „Wir können die Funktion und Form der chemischen Komponenten auf der Oberfläche des Nanotons anpassen, um alles herzustellen, was wir bauen möchten. Wir haben gerade die Spitze des Eisbergs dafür freigelegt, was diese Materialien leisten können.“

Zweidimensionale Materialien sind sehr gefragt, da sie die Außenseite eines sperrigen Objekts oberflächlich mit einer dünnen, konformen Schicht überziehen und völlig andere Oberflächeneigenschaften als das darunter liegende Objekt verleihen können.

„Durch das Mischen und Anpassen einiger Dinge wie verschiedener Ionen oder Goldnanopartikel können wir schnell eine Chemie entwerfen, die es noch nie zuvor gab, und je mehr wir sie anpassen, desto mehr eröffnet sie ein breiteres Anwendungsspektrum“, sagt Baker.

Der Artikel erscheint in ACS Applied Engineering Materials. Co-Autoren sind von der United States Naval Academy, der Florida Gulf Coast University und der University of Missouri. Der Inhalt liegt ausschließlich in der Verantwortung der Autoren und gibt nicht die offiziellen Ansichten der US-Regierung wieder.

Quelle: Universität von Missouri

Ursprüngliche Studien-DOI: 10.1021/acsaenm.3c00243

Geben Sie unten Ihre Informationen ein, um tägliche Updates zu erhalten.