Malé mýdlo zjednodušuje výrobu 2D nanoflaků v hexagonálním nitridu boru

Obrázek ukazuje těžbu hexagonálního nitridu boru do atomových tenkých nanosheet za pomoci surfaktantů, což je proces rafinovaný chemiky na Rice University. Zápočet: Studio Ella Maru

Rýžové laboratorní experimenty vylepšily zpracování hexagonálního nitridu boru.

Malé množství mýdla pomáhá očistit náročný proces přípravy dvourozměrného hexagonálního nitridu boru (hBN).

Chemici z Rice University našli způsob, jak extrahovat nejkvalitnější 2D hBN nanosheety z nejpřirozenější formy zpracováním pomocí povrchově aktivní látky (aka mýdla) a vody. Povrchově aktivní látka obklopuje a posiluje mikroskopické agregáty a zachovává jejich vlastnosti.

Laboratorní experimenty chemiků Rist Angel Martí identifikoval „sladké místo“ pro výrobu silných disperzí hBN, které lze zpracovat na velmi tenké antibakteriální filmy, které zvládnou teploty až do 900 stupňů. Celsia (1652 stupňů Fahrenheita).

Práce vedená Martí, absolventkou Ashleigh Smith McWilliams a postgraduální studentkou Cecilií Martínez-Jiménez je podrobně popsána v časopise American Chemical Society Použitý materiál ACS Nano.

„Materiály na bázi nitridu boru jsou zajímavé, zejména proto, že jsou vysoce odolné vůči teplu,“ říká Martí. „Jsou tak jasní jako grafen a uhlíkové nanotrubice, ale můžete hBN vložit do plamene a nic se mu nestane. “

Říká, že většina hBN je levná a snadno dostupná, ale jejich zpracování do mikroskopických stavebních bloků je výzva. „Prvním krokem je schopnost je odlupovat a rozptýlit, ale zkoumat, jak to udělat, se rozptýlí,“ řekl Martí. „Když jsme se rozhodli stanovit měřítko, zjistili jsme, že procesy, které jsou efektivnější pro grafen a nanotrubice, nebudou pro nitrid boru fungovat tak dobře.“

Sonikace většiny hBN ve vodě úspěšně extrahovala materiál a učinila ho rozpustným. „Byli jsme překvapeni, protože nanotrubice nebo grafen se vznášely vysoko,“ řekl Martí. “HBN je rozptýlen po celém, i když není konkrétně robustní.”

„Hranice krystalů nitridu boru tvořené aminy a oxidem dusnatým a boritými skupinami kyselinaa všechny tyto skupiny jsou polární (s kladným nebo záporným nábojem), “uvedl. „Takže pokud to odlupujete, okraje jsou plné běžících skupin, které opravdu chtějí vodu. To se u grafenu nestává.“

Pokusy s devíti povrchově aktivními látkami jim pomohly najít správný druh a množství, aby se zabránilo shlukování 2D hBN, aniž by se během sonikace rozbily jednotlivé vločky. Vědci použili 1% hmotnosti každé povrchově aktivní látky ve vodě a přidali 20 miligramů k celkovému hBN, poté byla směs míchána a sledována.

Rotace výsledných řešení na krátké a vysoké ceny odráží nejvyšší výtěžek, který přichází s povrchově aktivní látkou známou jako PF88 při 100-gravitační centrifugaci, ale nejkvalitnější nanosety pocházejí ze všech iontových povrchově aktivních látek s nízkou až 8 000 g centrifugací, s maximální silou běžných iontových povrchově aktivních látek SDS a CTAC.

DTAB – zkratka pro dodecyltrimethylamoniumbromid – při vysoké centrifugaci se ukázal jako nejlepší ve vyvážení výtěžku a kvality s 2D hBN.

Vědci také vytvořili transparentní film z hBN nanosheet, které dispergují SDS a vodu, aby ukázaly, jak mohou zpracovávat použitelné produkty.

“Popíšeme kroky, které musíte podniknout, abyste vytvořili vysoce kvalitní vločky hBN,” řekl Martí. „Každý krok je důležitý a každý z nás zná jeho důsledky.“

Odkaz: „Porozumění exfoliaci a disperzi nanoshexagonálních nitridů bóru v povrchově aktivních látkách: důsledky pro antibakteriální a tepelně odolné povlaky“ od Ashleigh D. Smith McWilliams, Cecilia Martínez-Jiménez, Asia Matatyaho Ya’akobi, Cedric J. Ginestra Yeshayahu Talos and Angel A. Martí, 7. ledna 2021, Aplikované nano materiály ACS.
DOI: 10,1021 / acsanm.0c02437

Spoluautoři článku jsou Rice postgraduální student Cedric Ginestra; absolvující studenty Asia Matatyaho Ya’akobi a Yeshayahu Talmon, emeritní profesor chemického inženýrství, na Technion-Israel Institute of Technology; a Matteo Pasquali, profesor chemického a biomolekulárního inženýrství AJ Hartsook, v chemii a vědě o materiálech a nanoinženýrství v Rice. Martí je profesorem chemie, bioinženýrství a materiálových věd a nanoinženýrství.

Výzkum je podporován National Science Foundation, Air Force Office of Scientific Research a National Council of Science and Technology (CONACyT) in Mexico.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Hojnost života v korálových útesech je záhadná již od dob Charlese Darwina – nový výzkum poskytuje odpovědi

Ryby krmící plankton často kontrolují shromáždění ryb v oceánských korálových útesech. Uznání: Dr. Christina Skinner Studie odhaluje otevřenou mořskou vodu, která byla dříve považována...

Vysvětlují mladiství „tyrani“ – potomci masožravých dinosaurů nedostatek rozmanitosti dinosaurů?

Nový výzkum naznačuje, že potomci obrovských masožravých dinosaurů, jako je Tyrannosaurus rex, mohli zásadně přetvořit svá společenství překonáním menších konkurenčních druhů. Fotografický kredit:...

Datové limity mohou zmizet s novými optickými anténami – „světelné kroužky“

Vědci z Kalifornské univerzity v Berkeley našli nový způsob řízení vlastností světelných vln, který by mohl radikálně zvýšit množství dat, která přenášejí. Ukázali...

Odhalení vzácného ošetření mrtvoly „Mud Carapace“ pro egyptské mumie – a případ falešné identity

Mumifikovaná osoba a rakev ve sbírce Nicholson Collection v muzeu křídla Chau Chak, University of Sydney. A. Mumifikovaný jedinec zabalený v moderním pouzdře...

Asteroidový prášek nalezený v kráteru uzavírá případ o tom, co zabilo dinosaury

Vědci se domnívají, že jednoznačným spojením toho, co dinosaury zabilo jejich vyhynutí, s asteroidem, který zasáhl Zemi před 66 miliony let, našli klíčový důkaz:...

Newsletter

Subscribe to stay updated.