En snabb, säker metod för att förbereda ett 3D-poröst material som efterliknar formen av en bikake kan ha breda tillämpningar inom katalys, drogleverans, eller för att filtrera luft för att avlägsna föroreningar eller virus.

Både gitter av en bikaka och symmetri av en kiselalger är komplexa levande strukturer som består av mönster och former som länge har gett inspiration för forskare. En nyligen tillämpad applikation är att utveckla konstgjorda hierarkiska porösa material som är stabila, har ändå en stor yta och förmåga att selektivt extrahera material. Det har dock varit svårt att bygga dessa strukturer i nanoskala på grund av deras komplexitet och mönsterupprepbarhet över skalor från de enskilda avdelningarna till hela strukturen.

Ett team från KAUST, ledd av Suzana Nunes, har föreslagit en enkel metod som, på bara fem minuter, kan producera en flexibel film med en komplex hierarkisk struktur som har upprepade mönster av sammankopplade, regelbundet formade porer.

Med experter inom Imaging and Characterization Core Lab, teamet använde blocksampolymeren som kallas polystyren-b-poly (tertbutylakrylat) (PS-b-PtBA) för att demonstrera denna metod. De testade olika koncentrationer av PS-b-PtBA med olika lösningsmedelsblandningar, gjut de resulterande lösningarna på glasplattor och indunstade dem under olika tidsperioder för att främja kärnbildning och tillväxt av kaviteter med mycket porösa sammanbindande väggar. Den resulterande filmen nedsänktes sedan i vatten för att skölja bort lösningsmedlet och stoppa fasseparationen.

"Genom att använda denna metod skapar vi en viktig plattform för att designa konstgjorda porösa material som replikerar högordnade porösa och komplexa system som efterliknar naturen, " förklarar forskaren och huvudförfattaren Stefan Chisca. "Dessa har potentiell användning för separationer, såsom virusfiltrering, och för biologiska byggnadsställningar, som de som används för benregenerering."

Studien publiceras idag i Vetenskapens framsteg .