211service.com
Kristalai, sukurti mažiems vamzdeliams išdygti
Tyrėjai atrado būdą, kaip iš medžiagų, veikiančių kaip katalizatoriai ir dujų jutikliai, išauginti mažus mikrometro dydžio vamzdelius. Sukūrę šių vamzdžių tinklus, mokslininkai teigia, kad jie galėtų sukurti kompaktiškus laboratorijos ant lusto įrenginius, kuriuose patys kanalai būtų pagaminti iš katalizatoriaus arba jutimo medžiagos. Galite išmesti chemines medžiagas per labai didelio paviršiaus ploto vamzdį ir galbūt atlikti labai veiksmingą katalizę, sako Lee Cronin chemijos profesorius Glazgo universitete, JK, vadovavęs darbui.
Magiški vamzdeliai: Neorganiniai kristalai, patalpinti į fluorescencinių molekulių tirpalą, automatiškai pradeda augti vamzdeliais. Vamzdžiai yra pakankamai tvirti, kad juos būtų galima suleisti skysčio (viršuje dešinėje). Tyrėjai taip pat gali sujungti du vamzdžius kartu (viduryje) ir kurti dizainus su vamzdeliais, nukreipdami augimą elektriniais laukais (apačioje dešinėje).
Straipsnyje, paskelbtame žurnale Gamtos chemija Croninas ir jo kolegos praneša, kad gali kontroliuoti vamzdžių skersmenį ir jų augimo greitį. Be to, naudojant paprastas gudrybes, jie gali valdyti vamzdžių augimo kryptį ir sujungti du vamzdelius, kad sukurtų skirtingas struktūras.
Mikrofluidinių prietaisų auginimas tokiu būdu gali būti paprastesnis nei naudojant dabartinius litografijos metodus, sako Croninas. Mes galime užauginti vamzdelius taip pat, kaip jūs valdote Etch A Sketch linijas, sako jis. Tiesiog labai greitai per kelias sekundes išauginsite norimą įrenginį.
Neorganiniai kristalai, kuriuos naudoja mokslininkai, priklauso cheminių medžiagų, žinomų kaip polioksometalatai, klasei. Šios neigiamo krūvio metalo ir deguonies atomų sankaupos yra puikūs daugelio skirtingų chemijos pramonės reakcijų katalizatoriai. Jie taip pat gerai jaučia ir adsorbuoja dujas ir yra naudojami toksiškiems junginiams, tokiems kaip azoto oksidai ir sieros dioksidas, pašalinti iš išmetamųjų dujų srautų. Naudodami skirtingus metalo atomus, mokslininkai gali sukurti įvairių cheminių savybių turinčius polioksomelatatus. Polioksometalatai turi didelę struktūrinę įvairovę ir universalumą, taip pat daug galimybių modifikuoti fizinį ir cheminį elgesį. Paulius Kogerleris , chemijos profesorius RWTH Acheno universitete Vokietijoje.
Norėdami sukurti savo mikrovamzdelius, Glazgo mokslininkai naudoja kristalus, kuriuose yra volframo. Kai jie įdeda šiuos neigiamo krūvio metalo oksido kristalus į vandenį ir prideda teigiamai įkrautų fluorescencinių molekulių, kristalai pradeda dygti vamzdeliais vos per kelias sekundes.
Cronin paaiškina, kad teigiamos ir neigiamos molekulės susijungia ir sudaro membraną ant kristalo paviršiaus. Slėgis šios membranos viduje didėja tol, kol ji plyšta ir viduje esanti metalo oksido medžiaga išsilieja srove. Ištekėdamas jis automatiškai pradeda formuoti tuščiavidurį vamzdelį, per kurį gali ištekėti vis daugiau medžiagos. Vamzdis auga tol, kol iš kristalo lieka tik tuščiaviduris membraninis apvalkalas.
Mokslininkai gali pakeisti vamzdelių skersmenį ir jų augimo greitį keisdami fluorescencinių molekulių koncentraciją. Vamzdžiai yra nuo 1 iki 120 mikrometrų pločio. Taikydami įtampą, jie gali priversti vamzdelius augti tam tikromis kryptimis. Jie gali pagaminti šakotus vamzdelius dviem skirtingais būdais. Vienas iš jų yra leisti susidurti dviem vamzdžiams, todėl susidūrimo vietoje atsiranda vienas vamzdis. Kitas – mikromanipuliatoriaus adata pradurti vamzdelį, kad medžiaga ištekėtų ir užsiaugintų kitą šaką. Norėdami parodyti, kad vamzdeliai yra tuščiaviduriai ir gali pernešti skysčius, mokslininkai per juos suleidžia fluorescencinių dažų.
Kogerleris teigia, kad darbas yra perspektyvus, nes vamzdžiai išlaiko savo struktūrą ir nesuyra. Be to, jie turi santykinai aukštą paviršiaus ir tūrio santykį, o tai yra naudinga katalizei ir jutimo programoms. Tačiau dar neaišku, ar jie bus idealūs šioms reikmėms. Taip yra todėl, kad vamzdžių paviršius yra ne tik sudarytas iš tarpusavyje susijusių polioksometalato molekulių: jame taip pat yra teigiamai įkrautų fluorescencinių molekulių. Kyla klausimas, ar iš to įgytumėte kokio nors reaktyvumo? – klausia Kogerleris.
Kogerleris sako, kad būtų tikrai įdomu, jei mokslininkai rastų būdą, kaip auginti panašius vamzdelius nanometrų diapazone. Yra žinoma, kad metalo oksido junginiai sudaro tokio masto struktūras, o šis metodas leistų gauti dar didesnius paviršius.