Seedad tillväxt av hydrofob PFS53-b-PDMS418 micellära borstar på en silikonwafer. (A) Schematisk illustration av processen, som involverar immobilisering av PFS36-b-P2VP502 frön (Ln =139 nm, Lw/Ln =1,04) på en kiselskiva via H-bindning (och förmodligen också assisterad av elektrostatiska interaktioner) följt av kristallisationsdriven epitaxiell tillväxt av PFS53-b-PDMS418 micellära borstar. (B till D) AFM-höjdbilder av PFS53-b-PDMS418 micellära borstar med olika densiteter bildade under ett konstant massförhållande unimer-till-frö (1:1 i fodret) men olika frökoncentrationer:(B) 0,125 mg/ml , (C) 0,25 mg/ml, (D) 0,5 mg/ml. (E) Rita av värdet för kontaktvinkelns (CA) beroende av frökoncentrationen. Infällningar är fotografier av vattendropparna på de micellära borstbelagda kiselskivorna framställda med frökoncentrationer på 0,025 mg/ml (vänster) och 0,5 mg/ml (höger). (F till H) AFM-höjdbilder av PFS53-b-PDMS418 micellära borstar bildade vid en konstant frökoncentration (0,5 mg/ml) men olika mängder unimerer:(F) 2 μl, (G) 4 μl, (H) 6 μl. Infällningar i (B) och (H) är förstoringar av de inrutade områdena. (I) Plott av beroendet av CA-värdet på enstaka belopp. Felstaplar i (E) och (I) anger SD för de uppmätta CA-värdena (≥5 platser för varje prov). Kreditera: Vetenskap (2019). DOI:10.1126/science.aax9075
Ett team av forskare knutna till flera institutioner i Kina har utvecklat ett sätt att funktionalisera ytor med cylindriska micellborstar med kontrollerad längd och skräddarsydda kemiska alternativ. I deras papper publicerad i tidskriften Vetenskap , gruppen beskriver sin metod, ge konkreta exempel, och diskutera möjliga användningsområden för det. Alejandro Presa Soto med University of Oviedo har publicerat ett Perspective-stycke i samma tidskriftsnummer som diskuterar vikten av mönstrad ytdesign och dess många användningsområden, tillsammans med en diskussion om det arbete som gjorts av teamet i Kina.
Som Presa Soto noterar, designen av mönstrade ytor på ett rationellt sätt representerar nya vägar för att finjustera sammansättning och kemisk funktionalitet i basmaterial. Han konstaterar vidare att det är optimalt att göra det på sätt som kan utökas för användning med andra material. I denna nya ansträngning, laget i Kina har gjort just det. De har utvecklat en bottom-up-strategi för tillverkning av nanostrukturer på en mängd olika ytor.
Metoden av teamet involverade att börja med PFS-kristallit och poly(2-vinylpyridin) micellfrön placerade på substratet. Att göra det resulterade i att PFS-sampolymerer växte epitaxiellt från fröna. Nästa, cylindriska micellära borstar bildade på grund av självmontering av kristallisation. Det följdes av att unimerer bytte till PFS-P2VP – vilket resulterade i bildandet av komiceller. I deras exempel (med grafenoxid och kiselskivor), vidhäftning skedde på grund av vätebindning mellan pyridingrupper i P2VP-koronas och hydroxylgrupperna. Forskarna noterar att ändarna av kristallitfröna hade PFS-kärnor som förblev aktiva, möjliggör tillägg av fler PFS-baserade BCP:er. De noterar vidare att de micellära borstarna kan funktionaliseras specifikt vid koronorna genom att använda guldnanopartiklar som kan katalysera vissa kemiska reaktioner. De föreslår att tekniken kan användas för att tillåta kontroll över flera egenskaper hos en yta som längd, densitet och kemi - med hjälp av micellära borstar. De föreslår vidare att borstarna skulle kunna utrustas med andra molekyler eller nanopartiklar för att underlätta olika typer av katalys, kemisk separation eller till och med antibakteriella applikationer. Presa Soto konstaterar att tillvägagångssättet är ett steg framåt i sökandet efter allmänna och enkla sätt att skapa funktionella ytor som har specifika kemiska egenskaper.
© 2019 Science X Network
