Vzrušující nový druh chytré látky. Od dodávky léků po skladování energie existuje mnoho potenciálních použití

Tým 2D elektrolytů vedl profesor Antonio Castro Neto (vpravo), ředitel CA2DM. Spolu s ní je paní Mariana Costa (vlevo), první autorka mezníkové publikace. Půjčka Národní univerzita v Singapuru

Známé jako „dvourozměrné elektrolyty“, mohou být tyto chytré látky potenciálně použity v mnoha věcech, od dodávek léků po úsporu energie.

Inteligentní materiály, nejnovější revoluce ve vědě o materiálech, mohou přizpůsobit své vlastnosti v závislosti na změnách prostředí. Mohou být použity ve všem, od samoléčivých obrazovek mobilních telefonů přes modifikátory letadel až po cílené podávání léků. Používání inteligentních látek uvnitř konkrétního cíle v těle je obzvláště důležité u onemocnění podobných rakovině, protože inteligentní látka uvolňuje zátěž léčiva pouze v případě, že zjistí přítomnost rakovinné buňky a zdravé buňky jsou neškodné.

Vědci z Centra pro pokročilé 2D materiály (CA2DM) na Singapurské národní univerzitě (NUS) nyní vyvinuli novou třídu inteligentních materiálů. Má 2D strukturu, ale chová se jako elektrolyt; může to být nový způsob dodávání léků do těla.

Stejně jako tradiční elektrolyty, i tyto nové „2D-elektrolyty“ oddělují své atomy na různá rozpouštědla a jsou elektricky nabité. Uspořádání těchto látek lze navíc řídit vnějšími faktory, jako je teplota pH և, které jsou ideální pro cílené dodávání léčiva. 2D elektrolyty jsou také příslibem pro další aplikace, které vyžadují, aby materiál reagoval na změny v prostředí, jako jsou umělé svaly a skladování energie.

Tým 2D elektrolytů je veden profesorem Antoniem Castrem Netem, ředitelem CA2DM, a skládá se z výzkumníků z CA2DM i z NUS Physics և NUS Materials Science արտար Engineering Department.

Jejich práce byla publikována v prestižním časopise Pokročilé materiály: V květnu 2021.

Změna chování 2D materiálů

Ve vědě o materiálech je 2D pevná látka, která existuje v jedné vrstvě atomů. Lze jej považovat za tenký atomový list, který má určitou výšku և šířku, ale ve skutečnosti žádnou hloubku, takže je v podstatě dvojrozměrný. Elektrolyt je na druhé straně látka, která po rozpuštění v rozpouštědle, jako je voda, vytváří suspenzi elektrického vodiče.

2D elektrolytické desky

Změnou pH věšáků vědci NUS prokázali, že 2D elektrolytový plech se valí do svitkového uspořádání. To je podobné přechodu od molekulárních řetězců elektricky nabitých polymerů ke globálním objektům. Půjčka Národní univerzita v Singapuru

V současné době je k dispozici mnoho 2D materiálů. Behavior Chování elektrolytů je dobře zavedeno v nesčetných dalších sloučeninách. Výsledky vědců NUS však ukazují, že první případ materiálů, které mají „2D strukturu“, „elektrolytické“ vlastnosti, mají zvláštní tendenci měnit vajíčka v kapalném prostředí. Tým NUS toho dosáhl použitím organických molekul jako reaktivních látek k přidání různých funkcí do 2D materiálů, jako jsou grafen ulf Sulfid molybdeničitý (MOH)2:)

„Přidáním různých chemických skupin, které jsou kladně nebo záporně elektricky nabité v rozpouštědlech, jsme změnili tradiční 2D materiály, získali jsme novou třídu inteligentních materiálů, které mají své vlastní elektronické vlastnosti, které jsou řízeny morfologickou formací,“ vysvětlil profesor Castro Neto.

Metody používané vědci k vytváření 2D elektrolytů jsou jen některé z mnoha možných možností, díky nimž je tento objev vzrušující novou oblastí výzkumu.

Od plochého plechu po válcované svitky

Hlavní pokrok této studie spočíval v tom, že orientaci 2D elektrolytů lze nevratně změnit změnou vnějších podmínek. V současném 2D materiálu způsobuje elektrický náboj mezi povrchovými náboji jeho umístění na plochý list. Úpravou pH, teploty nebo koncentrace iontů v suspenzi prokázali vědci NUS schopnost učinit podobná opatření pro převod a navíjení 2D elektrolytové desky. Tyto experimentální výsledky jsou podloženy podrobnou teoretickou analýzou, ve které vysvětlují fyzikální mechanismus torzní formace a stability.

Tyto rolovací orientace mají tak malý průměr, že je lze popsat jako jednorozměrné (1D), což má za následek různé fyzikálně-chemické vlastnosti. Navíc je tento přechod z 2D na 1D reverzibilní převodem vnějších podmínek na jejich původní hodnoty.

„2D elektrolyty lze považovat za vyšší měřicí analogy 1D elektrolytů, běžně známých jako polyelektrolyty,“ uvedl profesor Castro Neto. Příklady polyelektrolytů zahrnují mnoho biologicky důležitých látek, jako jsou: DNA: և: RNA,

„Když se přidají kyseliny, zásady nebo soli, tyto elektricky nabité polymery také procházejí konformačními transformacemi z 1D molekulárních řetězců na 0D sférické objekty. Naše 2D elektrolyty v kombinaci s polyelektrolyty vykazují reverzibilní přechody z 2D na 1D jako funkci vnějších faktorů. „Jako stimulanty jsou vhodné pro vytváření nejmodernějších technologií,“ dodal.

Další kroky:

Objev materiálů v této třídě otevřel vědcům materiálů nové oblasti výzkumu, protože kombinují dvě tradičně příbuzné oblasti výzkumu: 2D materiály ve fyzice – elektrolyty (v oblasti elektrochemie).

„Existuje nespočet způsobů, jak vyrobit grafenové և další 2D funkce a převést je na 2D elektrolyty. Doufáme, že naše práce inspiruje vědce v různých oborech k dalšímu studiu vlastností a možných aplikací 2D elektrolytů. „Předpovídáme, že protože 2D elektrolyty mají podobnosti s biologickými nebo přírodními systémy, jsou schopné spontánně se samovolně sestavovat a zesíťovat nanomateriály, které jsou slibné pro použití ve filtračních membránách, dodávkách léčiv a inteligentních elektronických textiliích. Castro Neto.

Odkaz. „2D elektrolyty. Theory, Modeling, Synthesis and Description “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, Chorng H. Sow, Konstantin S. Novoselov a Antonio H. Castro Neto, 12. května 2021, Pokročilé materiály:,
DOI: 10.1002 / adma.202100442:

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Drsná kůra, která se v noci ozývá, vede k objevení nových druhů

V lesích západní a střední Afriky se v noci ozývají hlasitá volání hybridů stromů - malých, býložravých savců, ale jejich zvuk se liší podle...

Nástroj Nový nástroj určený k podpoře vývoje a vývoje automobilových vozidel

Schematický vnitřní provoz elektrod v palivovém článku և kapacita základních parametrů. Půjčka:Heinz a kol., 2021: Široké používání tradičních vozidel na vodíkový pohon nad tradičními...

Identifikace velmi počátečních kroků, které vedou k rozvoji rakoviny

Konfokální mikrofotografie tenkého střeva myši pomocí technologie Red2Onco. S Red2Onco můžete označit onkogenní mutantní klony (červené klony) a běžné nebo divoké klony (žluté...

Neandertálci a raná moderní lidská kultura koexistovali vedle starších tradic již více než 100 000 let

Výzkum Fakulty antropologie a ochrany na University of Kent zjistil, že jedna z prvních kultur kamenných nástrojů známá jako Acheulean trvala pravděpodobně o desítky...

Snadná věda: co jsou sterilní neutrina?

Sterilní neutrina jsou speciální typ neutrin, který byl navržen k vysvětlení některých neočekávaných experimentálních výsledků, ale nakonec nebyl objeven. Vědci je hledají v...

Newsletter

Subscribe to stay updated.