Un pic de săpun simplifică obținerea nanoflăcilor de nitrit de bor hexagonal 2D

Imaginea prezintă stratificarea nitrurii de bor hexagonale în nanoshaps subtire cu agent tensioactiv asistat atomic, proces rafinat de chimiștii de la Universitatea Rice. Credit: Studio Ella Maru

Laboratorul de orez experimentează procesarea perfectă a nitrurii de bor hexagonale.

Doar puțin săpun ajută la curățarea provocatorului proces de preparare a nitriților cu trompetă hexagonală (hBN) bidimensională.

Chimiștii de la Universitatea Rice au găsit o modalitate de a obține cantitatea maximă de nanosheets de calitate 2D hBN din forma sa naturală în vrac, procesând-o cu surfactant (aka săpun) și apă. Surfactantul înconjoară și stabilizează fulgii microscopici, păstrându-le proprietățile.

Experimentele din laboratorul chimistului din orez Angel Martí au identificat „punctul dulce” pentru a face distribuții stabile de hBN, care pot fi procesate în pelicule antibacteriene foarte subțiri care suportă temperaturi de până la 900 de grade Celsius (1.652 grade Fahrenheit)

Lucrarea condusă de alumna Martí Ashleigh Smith McWilliams și studenta absolventă Cecilia Martínez-Jiménez este detaliată în revista American Society ACS Nano Applied Materials.

„Materialele din nitrură de bor sunt interesante, mai ales că sunt extrem de rezistente la căldură”, a spus Martí. „Sunt la fel de ușori ca asta grafen și nanotuburi de carbon, dar puteți pune hBN pe o flacără și nu i se întâmplă nimic. “

El a spus că hBN cu ridicata este ieftin și ușor de obținut, dar prelucrarea acestuia în blocuri de construcție microscopice a fost o provocare. „Primul pas este să le puteți acoperi și să le distribuiți, dar cercetările despre cum să le faceți sunt împrăștiate”, a spus Martí. „Când am decis să stabilim un criteriu de referință, am constatat că procesele care au fost extrem de benefice pentru grafen și nanotuburi nu funcționează atât de bine pentru nitrura de bor.”

Sonicarea majorității hBN în apă a stratificat cu succes materialul și l-a făcut solubil. “Ne-a surprins deoarece nanotuburile sau grafenul plutesc doar deasupra”, a spus Martí. „HBN s-a răspândit peste tot, deși nu erau deosebit de stabile.

S-a dovedit că limitele cristalelor de nitrură de bor sunt formate din grupe de amină și oxid nitric și bor acid, și toate aceste grupuri sunt polare (cu sarcină pozitivă sau negativă) “, a spus el.” Deci, atunci când le faceți, marginile sunt pline de aceste grupuri funcționale cărora le place foarte mult apa. Acest lucru nu se întâmplă niciodată cu grafenul. “

Experimentele cu nouă agenți tensioactivi i-au ajutat să găsească exact tipul și cantitatea potrivită pentru a împiedica agregarea hBN 2D fără a tăia fulgii individuali prea mult în timpul sunetului. Cercetătorii au folosit 1% din greutate din fiecare agent activ de suprafață în apă, au adăugat 20 miligrame de hBN în vrac, apoi au agitat și sonicat amestecul.

Rotația soluțiilor rezultate la niveluri scăzute și ridicate a arătat că randamentul cel mai mare a venit cu surfactantul cunoscut sub numele de PF88 sub centrifugare cu 100 de gravitație, dar nanoșele de cea mai bună calitate provin de la toți agenții tensioactivi ionici sub centrifugarea de 8.000 g, cu o rezistență mai mare de la agenții tensioactivi obișnuiți de ionism. SDS și CTAC.

DTAB – abrevierea bromurii de dodeciltrimetilamoniu – sub centrifugare ridicată a avut ca rezultat cel mai bun echilibrare a randamentului și calității 2D hBN.

Cercetătorii au produs, de asemenea, un film transparent din nanosheets hBN dispersate în SDS și apă pentru a demonstra cum pot fi procesate în produse utile.

„Descriem pașii pe care trebuie să îi faceți pentru a produce fulgi de hBN de înaltă calitate”, a spus Martí. „Toți pașii sunt importanți și am reușit să scoatem la iveală consecințele fiecăruia”.

Referință: „Înțelegerea lustruirii și distribuției nanofoliilor hexagonale de azotură de bor de către surfactanți: implicații pentru acoperirile antibacteriene și rezistente termic” de Ashleigh D. Smith McWilliams, Cecilia Martínez-Jiménez, Asia Matatyaho Ya’akobi, Cedric J. Gin, Yes Ginest Matteo Pasquali și Angel A. Martí, 7 ianuarie 2021, ACS Nano Applied Materials.
DOI: 10.1021 / acsanm.0c02437

Co-autorii lucrării sunt Cedric Ginestra, student absolvent al Rice; student absolvent Asia Matatyaho Ya’akobi și Yeshayahu Talmon, profesor emitent de inginerie chimică, la Technion-Israel Institute of Technology; și Matteo Pasquali, profesor AJ Hartsook de inginerie chimică și biomoleculară, chimie și știința materialelor și nanoinginerie la Rice. Martí este profesor de chimie, bioinginerie și știința materialelor și nanoinginerie.

Fundația Națională pentru Științe, Biroul de Cercetare Științifică al Forțelor Aeriene și Consiliul Național Mexic pentru Știință și Tehnologie (CONACyT) au susținut cercetarea.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Modelul demonstrează similitudini în modul în care studiază oamenii și insectele

Modelul de calcul demonstrează similaritatea în cunoașterea împrejurimilor oamenilor și insectelor. Potrivit unui nou studiu de la Universitatea din Sussex, care arată cum oamenii pot...

Cum am creat „furtuna perfectă” pentru evoluția și transmiterea bolilor infecțioase, cum ar fi COVID-19

Potrivit unui cercetător de la Universitatea din Anglia de Est, în majoritatea modurilor noastre, „furtuna perfectă” a fost creată pentru evoluția și transmiterea bolilor...

„Adezivul molecular” crește eficiența și face ca celulele solare perovskite să devină mult mai fiabile în timp

Cercetătorii au folosit „adeziv molecular” auto-asamblat monostrat pentru a consolida interfețele din celulele solare perovskite pentru a le face mai eficiente, stabile și fiabile....

Pastele plate sunt atât de avansate încât se formează în morfuri atunci când sunt fierte

Laboratorul CMU gestionează producția de paste, care își schimbă forma pe măsură ce gătește. Credit: Universitatea Carnegie Mellon Pastele plate ambalate creează ambalare, transport...

Oamenii de știință ai undelor gravitaționale Excelentă nouă metodă de rafinare a constantei Hubble – expansiunea și vârsta universului

O ilustrare a artistului unei perechi unificate de stele neutronice. Credit: Carl Knox, Universitatea OzGrav-Swinburne O echipă de oameni de știință internaționali, condusă de...

Newsletter

Subscribe to stay updated.