Naujos įdomios naujos rūšies išmaniosios medžiagos. Nuo vaistų tiekimo iki energijos kaupimo yra daugybė galimų naudojimo būdų

2D elektrolitų grupei vadovavo profesorius Antonio Castro Neto (dešinėje), CA2DM direktorius. Su ja yra ponia Mariana Costa (kairėje), pirmoji žymiausio leidinio autorė. Paskola Singapūro nacionalinis universitetas

Šios išmaniosios medžiagos, žinomos kaip „dvimatiai elektrolitai“, gali būti naudojamos daugeliui dalykų, pradedant vaistų tiekimu ir baigiant energijos taupymu.

Išmaniosios medžiagos, naujausia medžiagų mokslo revoliucija, gali pritaikyti jų savybes, priklausomai nuo aplinkos pokyčių. Jie gali būti naudojami viskuo, pradedant savaime gyjančiais mobiliųjų telefonų ekranais, baigiant lėktuvo modifikatoriais ir baigiant tikslingu vaistų pristatymu. Išmaniųjų medžiagų naudojimas konkretaus kūno objekte yra ypač svarbus ligoms, panašioms į vėžį, nes išmanioji medžiaga palengvina vaisto naštą tik tada, kai nustato vėžinės ląstelės buvimą, o sveikos ląstelės lieka nekenksmingos.

Singapūro nacionalinio universiteto (NUS) pažangių 2D medžiagų (CA2DM) mokslininkai dabar sukūrė naują išmaniųjų medžiagų klasę. Jis turi 2D struktūrą, tačiau elgiasi kaip elektrolitas; tai gali būti naujas būdas pristatyti vaistus į kūną.

Tradiciniai, kaip ir tradiciniai elektrolitai, šie naujieji „2D-elektrolitai“ atskiria savo atomus į skirtingus tirpiklius ir tampa elektriškai įkrauti. Be to, šių medžiagų išsidėstymą galima kontroliuoti išoriniais veiksniais, tokiais kaip pH և temperatūra, kurie idealiai tikslingai tiekiant vaistus. 2D elektrolitai taip pat žada naudoti kitas programas, kurioms reikalinga medžiaga reaguoti į aplinkos pokyčius, pavyzdžiui, dirbtinius raumenis ir energijos kaupimą.

2D elektrolitų komandai vadovauja profesorius Antonio Castro Neto, CA2DM direktorius, ir ją sudaro CA2DM, taip pat NUS fizikos, NUS medžiagų mokslo ir inžinerijos katedrų tyrėjai.

Jų darbai buvo paskelbti prestižiniame žurnale Pažangios medžiagos: 2021 metų gegužę.

2D medžiagų elgesio pokytis

Medžiagų moksle 2D yra kieta medžiaga, egzistuojanti viename atomų sluoksnyje. Tai gali būti laikoma plonu atominiu lakštu, kuris turi tam tikrą aukštį և pločio, bet iš tikrųjų neturi gylio, todėl jis iš esmės yra dvimatis. Kita vertus, elektrolitas yra medžiaga, kuri, ištirpinta tirpiklyje, pavyzdžiui, vandenyje, gamina elektros laidininko suspensiją.

2D elektrolitų lakštai

NUS tyrėjai, keisdami pakabų pH, parodė, kad 2D elektrolito lakštas susisuka į ritinį. Tai panašu į perėjimą nuo elektrinį krūvį turinčių polimerų molekulinių grandinių prie globalių objektų. Paskola Singapūro nacionalinis universitetas

Šiuo metu yra daugybė 2D medžiagų. Count Elektrolitų savybės yra nusistovėjusios daugybėje kitų junginių. Tačiau NUS tyrėjų rezultatai rodo, kad pirmasis atvejis, kai medžiagos, turinčios „2D struktūrą“, „elektrolito“ savybes, turi ypatingą polinkį keisti kiaušinėlius skystoje aplinkoje. NUS komanda tai pasiekė naudodama organines molekules kaip reaktyvias rūšis, kad 2D medžiagoms būtų pridedamos įvairios funkcijos, pvz grafenas և Molibdeno disulfidas (MOH)2:)

„Pridėdami skirtingas chemines grupes, kurios teigiamai arba neigiamai elektriškai įkraunamos tirpikliuose, mes pakeitėme tradicines 2D medžiagas, įgijome naują intelektualiųjų medžiagų klasę, turinčią savo elektronines savybes, kurias kontroliuoja morfologinis susidarymas“, – aiškino profesorius Castro Neto.

Tyrėjų naudojami metodai 2D elektrolitams sukurti yra tik keletas iš daugelio galimų variantų, kurie paverčia šį atradimą nauja įdomia tyrimų sritimi.

Nuo plokščio lakšto iki valcuotos ritės

Pagrindinis šio tyrimo laimėjimas buvo tai, kad 2D elektrolitų orientaciją galima negrįžtamai pakeisti keičiant išorines sąlygas. Dabartinėje 2D medžiagoje elektrinis krūvis tarp paviršiaus krūvių sukelia jį plokščiame lape. Modifikuodami suspensijos pH, temperatūrą ar jonų koncentraciją, NUS tyrėjai įrodė sugebėjimą panašiai susitarti dėl 2D elektrolito lakšto pavertimo ir vyniojimo. Šiuos eksperimentinius rezultatus patvirtina išsami teorinė analizė, kurioje jie paaiškina fizinį sukimo formavimosi ir stabilumo mechanizmą.

Šios slinkties orientacijos yra tokios mažo skersmens, kad jas galima apibūdinti kaip vienmates (1D), dėl kurių gaunamos skirtingos fizikinės ir cheminės savybės. Be to, šis perėjimas iš 2D į 1D yra grįžtamas, paverčiant išorines sąlygas į jų pradines vertes.

„2D elektrolitai gali būti laikomi aukštesniais 1D elektrolitų matavimo analogais, paprastai vadinamais polielektrolitais“, – sakė prof. Castro Neto. Polielektrolitų pavyzdžiai apima daug biologiškai svarbių medžiagų, tokių kaip: DNR: և: RNR,

„Pridedant rūgščių, bazių ar druskų, šie elektrai įkrauti polimerai taip pat patiria konformacinę transformaciją iš 1D molekulinių grandinių į 0D sferinius objektus. Mūsų 2D elektrolitai kartu su polielektrolitais rodo grįžtamąjį perėjimą iš 2D į 1D kaip išorinių veiksnių funkciją. „Jie, kaip stimuliatoriai, yra tinkami kuriant pažangiausias technologijas“, – pridūrė jis.

Tolesni žingsniai:

Šios klasės medžiagų atradimas medžiagų mokslininkams atvėrė naujas tyrimų sritis, nes jos sujungia dvi tradiciškai susijusias tyrimų sritis: 2D medžiagos fizikoje և elektrolitai (elektrochemijos srityje).

“Yra daugybė būdų, kaip padaryti grafeną և kitas 2D funkcijas, kad paverstų juos 2D elektrolitais. Tikimės, kad mūsų darbas įkvėps įvairių sričių mokslininkus toliau tirti 2D elektrolitų savybes ir galimą panaudojimą. “Mes prognozuojame, kad kadangi 2D elektrolitai turi panašumų su biologinėmis ar natūraliomis sistemomis, jie sugeba savaime savaime susikaupti, susieti nanomedžiagas, kurias perspektyvu naudoti filtravimo membranose, vaistų pristatyme ir išmanioje elektroninėje tekstilėje.” Prof. Castro Neto.

Nuoroda. “2D elektrolitai. Teorija, modeliavimas, sintezė ir aprašymas “, autoriai Mariana CF Costa, Valeria S. Marangoni, Maxim Trushin, Alexandra Carvalho, Sharon X. Lim, Hang TL Nguyen, Pei Rou Ng, Xiaoxu Zhao, Ricardo K. Donato, Stephen J. Pennycook, Chorngas H. Sowas, Konstantinas S. Novoselovas ir Antonio H. Castro Neto, 2021 m. Gegužės 12 d., Pažangios medžiagos:,
DOI: 10.1002 / adma.202100442:

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Kokia tavo pirmoji idėja? Remiantis naujais tyrimais, galėtų prasidėti pustrečio amžiaus

Naujas tyrimas ir dešimtmečių duomenų apžvalga laikrodžio atmintį nustūmė už metų ribų, tačiau tyrimas įrodo, kad visi yra skirtingi. Naujas tyrimas rodo, kad vidutiniškai pirmojo...

Naujasis „Ultrathin Liquid Liquid Crystal Metalens“ siūlo elektrinį padidinimą

Cornell հայ „Samsung“ inžinierių sukurtas ultragarso, elektra valdomų metalų konceptualus perteikimas. Paskola Danieliui Schilkinui Kornelio taikomosios inžinerijos mokyklos tyrėjai's „Samsung“ pirmaujantis technologijų institutas sukūrė...

Naujos keistų, išnykusių driežų rūšys – tokios keistos, kad buvo neteisingai identifikuotos kaip dinozauras su kolibriu

„Oculudentavis naga“, kaip pavaizduota šio menininko rekonstrukcijoje, buvo keistas driežas, kurį tyrėjai iš pradžių sunkiai skirstė į kategorijas. Jie vis dar nėra tikri...

Kavos mėgėjai, mėgaukitės! Gausus kavos vartojimas susijęs su sumažėjusia širdies nepakankamumo rizika

Tyrimo ataskaita: Išanalizavus tris pagrindinius širdies ligų tyrimus nustatyta, kad geriant vieną ar daugiau kavos su kofeinu puodelių buvo sumažinta širdies nepakankamumo rizika. Kavos be kofeino...

Atominė dalelė paversta antiteze ir pirmą kartą atvirkštinė nepaprasto eksperimento metu.

Fizikų komanda, įskaitant Warwick universitetą, įrodė, kad subatominės dalelės gali virsti ego antagonistais ir vėl grįžti į naują atradimą, ką tik atskleistą praėjusią savaitę. „Šis...

Newsletter

Subscribe to stay updated.