Langmuir-Blodgett-tekniken för att förbereda ett polymer nanoark - en föregångare för smarta porösa membran. Kredit:Yuya Ishizaki
En forskargrupp har utvecklat ett jonselektivt smart poröst membran som kan svara på yttre stimuli, potentiellt banar väg för nya tillämpningar inom molekylär separation och avkänningstillämpningar.
Porösa tunna filmer har uppmärksammats av forskare på grund av deras potentiella användning i sensorer, energiskörd, och jon/molekylseparation.
Nanostrukturegenskaper, som porstorlek, tjocklek, och filmdensitet, påverka molekylär selektivitet och molekylär permeabilitet. Ytegenskaper har också en betydande inverkan på molekylär selektivitet.
Därför är det viktigt att kunna kontrollera både 3D-nanostrukturerna och ytegenskaperna hos ultratunna porösa filmer.
Tidigare forskning har belyst smarta porösa membran, som är täckta med molekyler som kan svara på yttre stimuli som ljus, temperatur, och pH. Ändå har deras tillämpning på porösa tunnfilmer med en extremt tunn filmtjocklek på under 10 nm visat sig oerhört utmanande för forskare.
"I vår studie, vi lyckades utveckla responsiv porös SiO 2 tunna filmer med en extremt tunn filmtjocklek på 8 nm med en jämnt täckt yta i ett pH-känsligt silankopplingsmedel, " sa Yuya Ishizaki från Graduate School of Engineering vid Tohoku University och medförfattare till studien. "Den lyhörda porösa tunna filmen kan justera ytladdningen beroende på pH-förändringen i lösningen, vilket resulterar i selektiv jonpermeation."
För att förbereda de porösa filmerna med en kontrollerad struktur till nm-skala noggrannhet, forskargruppen fokuserade på tunna polymerfilmer innehållande silsesquioxaner, som har unika burstrukturer.
Polymerfilmerna tillverkades med hjälp av Langmuir-Blodgett-tekniken, vald eftersom det ger molekylär skala kontrollerbarhet i filmtjockleken. Langmuir-Blodgett polymer nanosheets gör det också möjligt att tillverka porös SiO 2 tunna filmer med kontrollerade nanostrukturer genom enkel UV-rätt bestrålning under omgivande förhållanden.
"Vi planerar att utveckla högeffektiva separationsmembran och avkänningsmaterial som drar fördel av den extremt tunna filmtjockleken och kontrollerade ytegenskaperna i framtiden, " tillade Ishizaki.
