211service.com
Krystaly vyrobené k naklíčení malých trubiček
Vědci objevili způsob, jak vypěstovat malé trubičky v mikrometrovém měřítku z materiálů, které fungují jako katalyzátory a senzory plynu. Vytvořením sítí z těchto trubic vědci říkají, že by mohli vytvořit kompaktní laboratorní zařízení na čipu, ve kterých jsou samotné kanály vyrobeny z katalyzátoru nebo snímacího materiálu. Mohli byste hodit chemikálie skrz trubici s velmi velkým povrchem a potenciálně provést velmi účinnou katalýzu, říká Lee Cronin , profesor chemie na University of Glasgow ve Spojeném království, který práci vedl.
Magické trubky: Anorganické krystaly umístěné v roztoku fluorescenčních molekul začnou automaticky růst zkumavek. Zkumavky jsou dostatečně robustní, aby je bylo možné vstřikovat kapalinou (vpravo nahoře). Výzkumníci mohou také spojit dvě trubice dohromady (uprostřed) a vytvářet návrhy s trubicemi řízením růstu pomocí elektrických polí (vpravo dole).
V článku publikovaném v časopise Přírodní chemie Cronin a jeho kolegové hlásí, že mohou kontrolovat průměry trubek a rychlost, s jakou rostou. A co víc, pomocí jednoduchých triků mohou ovládat směr růstu trubek a mohou sloučit dvě trubice dohromady, aby vytvořily různé struktury.
Pěstování mikrofluidních zařízení tímto způsobem by mohlo být jednodušší než použití současných litografických technik, říká Cronin. Jsme schopni pěstovat trubky stejným způsobem, jakým ovládáte linie na Etch A Sketch, říká. Jednoduše vyrostete velmi rychle během několika sekund o zařízení, které chcete.
Anorganické krystaly, které vědci používají, patří do třídy chemikálií známých jako polyoxometaláty. Tyto záporně nabité shluky atomů kovu a kyslíku jsou vynikajícími katalyzátory pro mnoho různých reakcí v chemickém průmyslu. Jsou také dobré při snímání a adsorpci plynů a používají se k odstraňování toxických sloučenin, jako jsou oxidy dusíku a oxid siřičitý z proudů spalin. Pomocí různých atomů kovů mohou výzkumníci vytvořit polyoxometaláty s různými chemickými vlastnostmi. Polyoxometaláty mají velkou strukturální rozmanitost a všestrannost, stejně jako mnoho možností, jak upravit fyzikální a chemické chování, říká Pavel Kogerler , profesor chemie na RWTH Aachen University v Německu.
K vytvoření svých mikrozkumavek používají vědci z Glasgow krystaly obsahující wolfram. Když vloží tyto záporně nabité krystaly oxidu kovu do vody a přidají kladně nabité fluorescenční molekuly, začnou krystaly během několika sekund vyrážet zkumavky.
Cronin vysvětluje, že pozitivní a negativní molekuly se spojí a vytvoří membránu na povrchu krystalu. Tlak uvnitř této membrány narůstá, dokud nepraskne a oxidový materiál uvnitř se vylije v proudu. Jak proudí ven, automaticky začíná tvořit dutou trubici, kterou může vytékat stále více materiálu. Trubice roste, dokud z krystalu zbyde pouze dutá membrána.
Výzkumníci mohou změnit průměry trubic a rychlost jejich růstu změnou koncentrace fluorescenčních molekul. Trubky mají šířku od 1 do 120 mikrometrů. Přivedením napětí mohou přimět trubky růst ve specifických směrech. Mohou dělat rozvětvené trubky dvěma různými způsoby. Jedním z nich je nechat se srazit dvě trubky, což způsobí, že se v místě srážky objeví jediná trubka. Druhým je propíchnout hadičku jehlou mikromanipulátoru, aby materiál vytekl a vyrostla další větev. Aby vědci ukázali, že trubice jsou duté a mohou nést kapaliny, vstříkli do nich fluorescenční barvivo.
Kogerler říká, že práce je slibná, protože trubky si zachovávají svou strukturu a nerozkládají se. Mají také relativně vysoký poměr povrchu k objemu, což je výhodné pro aplikace katalýzy a snímání. Zatím však není zřejmé, že budou pro tyto aplikace ideální. Je tomu tak proto, že povrch trubic není tvořen pouze propojenými polyoxometalátovými molekulami: obsahuje také kladně nabité fluorescenční molekuly. Otázkou je, zda byste z toho získali nějakou reaktivitu? ptá se Kogerler.
Kogerler říká, že by bylo opravdu zajímavé, kdyby vědci našli způsob, jak pěstovat podobné trubice v rozsahu nanometrů. Je známo, že sloučeniny oxidů kovů tvoří struktury v tomto měřítku a tento přístup by poskytl ještě větší povrchy.