Nanovamzdeliai: kontrolė iš apačios į viršų | NPP Azijos medžiagos

Nanovamzdeliai: kontrolė iš apačios į viršų | NPP Azijos medžiagos

Anonim

Dalykai

  • Metalo organiniai rėmai
  • Nanodalelės

Polimerizavus metalo-organinį kompleksą su kvadratiniu karkasu, susidaro nanovamzdelių struktūra su kontroliuojamomis elektroninėmis ir sorbcijos savybėmis.

Nuo pat atradimo nanovamzdeliai sulaukė daug dėmesio dėl savo išskirtinių elektroninių ir mechaninių savybių. Tačiau dėl sudėtingų metodų ir ekstremalių sąlygų, reikalingų jų sintezei, sunku tiksliai ir brangiai kontroliuoti jų dydį, formą ir atomines sudedamąsias dalis, taigi ir jų fizines savybes. Kazuya Otsubo ir Hiroshi Kitagawa iš Japonijos Kioto ir Kyushu universitetų bei kolegos parodė, kad nanovamzdelių konstravimui naudojant metalo-organinius blokus galima naudoti kontroliuojamą metodą „iš apačios į viršų“. 1

Tyrėjai sukūrė savo metalo-organinius nanovamzdelius paprasto polimerizacijos būdu iš kvadratinio metalo-organinio karkaso (žr. Paveikslėlį). Pagrindinis elementas yra platinos atomų ir nitratų anijonų kompleksas, sujungtas organiniais ligandais (etilendiaminu ir 4, 4'-bipiridinu), kad sudarytų kvadrato formos motyvą, kurio kraštinės ilgis 2 nm.

Norėdami iš šių konstrukcinių blokų sukurti vamzdines nanostruktūras, tyrėjai panaudojo oksidacinę reakciją su jodu, kad tiltų kvadratinės platinos kompleksus su jodido jonais, gaudami begalinę keturių kojų kopėčių grotelę. Tokiu būdu pagamintas nanovamzdelis yra porėtas, o lango dydis yra mažesnis už nanometrą.

Image

1 pav. Metaliniai organiniai nanovamzdeliai, pagaminti iš platinos (oranžinės), jodo (violetinės), anglies (pilkos) ir azoto (mėlynos), gali būti užauginti polimerizuojant kvadratinį metalo-organinio rėmo pavidalą.

Pasak tyrėjų, molekulinė nanovamzdelio sudėtis leidžia selektyviai adsorbuoti vandens ir alkoholio garus ir pašalinti azoto ir anglies dioksido. Tačiau svarbiausias šių nanostruktūrų bruožas yra jų tinkamumas ir pritaikomumas.

Tyrėjai spėja, kad sorbcijos savybes buvo galima tiksliai kontroliuoti naudojant įvairius oksidacijos metodus ir chemines ligando modifikacijas. „Mes manome, kad pagrindiniai veiksniai, skirti kontroliuoti sorbcijos savybes, yra porų dydis ir hidrofobinis ar hidrofilinis pobūdis, kuriuose daugiausia dominuoja pakopos ligandas“, - sako Otsubo.

Kitas nanovamzdelių bruožas yra jų puslaidininkių savybės. Kaip parodė jų tyrėjai, elektronines savybes galima jautriai kontroliuoti keičiant jungiamąjį jodo joną su bromu arba chloru. „Keitimasis metalų jonais taip pat gali mums padėti valdyti šių nanovamzdelių elektronines būsenas“, - sako Kitagawa.

Taikant šį metodą „iš apačios į viršų“, galima jautriai valdyti metalo-organinių nanovamzdelių dydį, formą ir fizines savybes, galėtų labai palengvinti nanovamzdelių įrenginių, tokių kaip cheminiai jutikliai, įgyvendinimą.

Autoriai

Šį tyrimo akcentą patvirtino originalaus straipsnio autorius, o visus empirinius duomenis pateikė pats autorius.