(PhysOrg.com) -- Självorganiseringsprocesser som involverar kemiska byggstenar är grunden för många biologiska processer och blir alltmer intressanta inom området materialsyntes, till exempel vid tillverkning av högt beställda nanokompositer eller högporositetsmaterial med speciella egenskaper.

I journalen Angewandte Chemie , Bruno Alonso och Emmanuel Belamie från Charles Gerhardt-institutet i Montpellier (Frankrike) har introducerat en roman, mycket mångsidigt tillvägagångssätt för storskalig syntes av en ny familj av bioorganiska-oorganiska nanokompositer - med en tidigare ouppnåelig grad av kontroll över sammansättningen och strukturen av de producerade materialen.

Nanokompositer är fasta material gjorda av olika ämnen, varav en är i form av nanopartiklar. Kompositernas egenskaper skiljer sig väsentligt från de rena enskilda komponenternas. Nanokompositer kan också fungera som ”formar” för produktion av porösa ämnen. Dessa har potentiell tillämpning inom områdena gaslagring, katalys, eller materialseparering.

För deras syntes, forskarna valde att använda en sol-gel-process, en populär teknik för framställning av oorganiska nätverksstrukturer. I det första steget behövde de generera en sol:en suspension av finfördelade nanoskopiska partiklar i ett lösningsmedel. Deras utmaning var att få samsuspension av de två olika komponenterna, kiseldioxidprekursorer (siloxanoligomerer) och kitin -nanoroder från räkor (en förnybar resurs). Dock, dessa två komponenter kräver olika betingelser för att förbli i stabila suspensioner utan okontrollerad utfällning. Forskarna tog fram en alkoholsuspension genom att långsamt ersätta vatten med etanol. Genom långsam borttagning av lösningsmedlet, en gel bildades. Geler är gelatinösa ämnen; de innehåller fasta men lösa, tvärbunden, tredimensionella polymerstrukturer.

Solen kan "hällas" i en önskad form och torkas eller så kan den spraytorkas till sfäriska partiklar. Denna process resulterar i en nanokomposit gjord av kitinstavar som är helt inbäddade i en kiseldioxidmatris. Mekanismen genom vilken detta sker baseras på en självorganiserad aggregering av kitinmolekylerna och svaga attraktionskrafter mellan kitin och siloxanoligomerer.

Alkoholsuspensionernas stabilitet öppnar ett brett spektrum av möjligheter för tillverkning av material med kontrollerbara volymförhållanden, rumsliga arrangemang, och morfologier. Om ett magnetiskt fält appliceras under beredningen av materialet, kitinstavarna radas upp parallellt. Om nanokompositen värms upp, kitinstavarna kan brännas av för att lämna efter sig håligheter. Detta bildar ett mycket poröst material med intressanta egenskaper.