(Phys.org) —Forskare från University of Illinois i Urbana-Champaign har utvecklat ett nytt tillvägagångssätt med tillämpningar inom materialutveckling för energifångning och lagring och för optoelektroniska material.

Enligt Charles Schroeder, en biträdande professor vid institutionen för kemi- och biomolekylär teknik, resultaten visar att peptidprekursormaterial kan anpassas och orienteras under sin sammansättning till polypeptider med hjälp av skräddarsydda flöden i mikrofluidiska enheter.

Forskningen var ett samarbete mellan Schroeder och William Wilsons labb, en forskningsprofessor i materialvetenskap och ingenjörsvetenskap och Frederick Seitz Materials Research Laboratory i Illinois. Deras resultat publicerades i en tidning med titeln, "Fluidriktad sammansättning av inriktade oligopeptider med pi-konjugerade kärnor, " i augusti numret 2013 av Avancerade material .

"En stor utmaning inom materialvetenskap är förmågan att styra sammansättningen av avancerade material för önskad funktionalitet, säger Amanda Marciel, en doktorand i Schroeders labb och en av tidningens författare. "Dock, design av nya material hindras ofta av vår oförmåga att kontrollera den strukturella komplexiteten hos syntetiska polymerer.

"För att möta behovet av kontrollerad bearbetning av funktionella material, vi utvecklade en mikrofluidbaserad plattform för att driva sammansättningen av syntetiska oligopeptider, " förklarade Marciel. "Med hjälp av en mikrofluidisk enhet, vi satte ihop DFAA och DFAG till endimensionella nanostrukturer med hjälp av ett plant utsträckningsflöde genererat i en cross-slot-geometri."

Dynamiken i monteringsprocessen kan följas i realtid med hjälp av fluorescensmikroskopi och spektroskopi.

"Den sammansatta nanostrukturen är spektralt skild från den syntetiska oligopeptidmonomeren, som kan användas för att övervaka dynamiken i nanostrukturbildning, ", tillade Marciel. "Med hjälp av exakt hydrodynamisk kontroll av mikrofluidplattformen, forskarna demonstrerade bildandet av flera parallelljusterade syntetiska oligopeptidnanostrukturer och deras efterföljande demontering. Genom att modulera volymetriska flödeshastigheter i enheten kunde de manipulera positionen för vätske-vätskegränssnittet vid mikrokanalövergången.

Under denna process, nanostrukturer som initialt bildades vid det reaktiva laminära gränssnittet sänks ned i den framåtgående sura strömmen, därigenom bevaras integriteten hos de förformade nanostrukturerna samtidigt som bildandet av en inriktad nanostruktur initieras vid den nya gränssnittspositionen.

"Vårt tillvägagångssätt har potential att möjliggöra reproducerbar och pålitlig tillverkning av avancerade material." sa Marciel. "Att uppnå ordning i nanoskala i sammansatta material har blivit det primära fokus för de senaste ansträngningarna på området. Dessa tillvägagångssätt kommer i slutändan att leda till önskad morfologi i funktionella material, vilket kommer att förbättra deras förmåga att fånga och lagra energi."

Teamets slutmål är att sätta ihop den organiska motsvarigheten till typiska halvledande material.

"Detta skulle öppna dörren för utveckling av material med tillämpning på solceller, halvledarbelysning, energiskörd, och katalytiska processer, " Hon sa.