Elektronmikroskopibild (infälld:fotografi av membran på ett täckglas) och en schematisk representation av nanopartikelmembran. Kredit:Nonappa / Aalto University
Ett internationellt team av forskare har utvecklat en ny typ av starkt och elastiskt tvådimensionellt (2D) membran. Uppfinningen kan visa sig användbar, till exempel för att detektera rester av antibiotika från vatten.
Tvådimensionella material är ultratunna och består av antingen en- eller fålageratomer. Nyligen har nanopartikelbaserade 2D-material fått ett enormt intresse bland forskare och industri på grund av deras mekaniska styrka, flexibilitet och optiska och elektroniska egenskaper som kan göra dem till nyckelkomponenter, till exempel i nya optoelektroniska enheter, sensorer och nästa generations datorer tekniker. Än så länge finns dock inga kommersiella tillämpningar på grund av problem med både skalbarhet och att få enhetliga produkter från en batch till en annan.
En forskargrupp ledd av Nonappa, docent vid Tammerfors universitet och adjungerad professor vid Aalto-universitetet, har nu kunnat tillverka ett stort 2D monolagermembran med hjälp av metallnanopartiklar som överträffar några av dessa svårigheter.
"Dessa membran är mekaniskt robusta och kan överföras till alla substrat av intresse för önskade applikationer. Vårt tillvägagångssätt möjliggör snabb, skalbar och effektiv tillverkning av ultratunna membran med stor yta", säger Nonappa.
Till skillnad från rutinmässigt använda nanopartiklar använde teamet silvernanopartiklar med en exakt definierad molekylstruktur. De makroskopiska membranen preparerades med hjälp av en självmonteringsmetod.
"Membranen uppvisar elastiskt beteende, vilket gör dem potentiellt användbara, till exempel i flexibla transistorer och minnesenheter i bärbar elektronik och displayer. De experimentella resultaten på deras mekaniska egenskaper är mycket reproducerbara och tillförlitliga", beskriver postdoktor Alessandra Griffo från Saarlands universitet.
Forskargruppen har också undersökt lämpligheten hos de nyutvecklade membranen som substrat för att detektera antibiotika i vatten. Med den ökade användningen av läkemedel och därav följande förorening av yt- och grundvatten med antibiotika finns det ett akut behov av snabb och tillförlitlig upptäckt.
"Vi kan upptäcka extremt små mängder antibiotika löst i vatten med en hög grad av reproducerbarhet", förklarar postdoktorn Anirban Som från Aalto-universitetet.
I framtiden kommer teamet att fokusera på att anpassa membrantillverkningsmetoderna till andra typer av nanopartiklar och använda dem som komponenter i till exempel flexibla minnesenheter och smarta e-skin-applikationer.
Fynden publicerades den 2 augusti i tidskriften Small . + Utforska vidare
