En forskare från Birmingham har utvecklat en ny högkapacitetsenhet som producerar bibliotek av nanomaterial med hjälp av hållbara mekanokemiska metoder.
Dr. Jason Stafford från Universitys School of Engineering uppfann plattformen för att skapa mycket kontrollerbara reaktionsförhållanden och minska den avsevärda tid som forskare lägger ner på att generera material i laboratoriet.
Bänkskivan är en helautomatiserad enhet som kan programmeras för parallell syntes för att producera en serie nya material gjorda på subtilt olika sätt, vilket skapar ett bibliotek av avancerade material eller produktformuleringar för ytterligare testning och optimering.
Nuvarande tekniker för att syntetisera material med extraordinära egenskaper, såsom 2D-material, förlitar sig antingen på ett uppifrån och ned-tillvägagångssätt som skalar av lager av atomer (exfoliering) eller ett nedifrån-och-upp-tillvägagångssätt som bygger upp ett ark genom att deponera en atom i taget.
Båda dessa tillvägagångssätt involverar ett stort antal steg och syntesparametrar och förlitar sig på tusentals prekursorer. Detta håller tillbaka FoU på nya formuleringar som använder nanomaterial gjorda av enskilda element (som grafen), eller föreningar som kopparoxid, polymerer eller kristaller.
Enheten som utvecklats av Dr. Stafford använder mekanokemisk syntes, som får tillgång till nya material och inducerar kemiska reaktioner genom mekaniska krafter, vilket minskar eller eliminerar behovet av giftiga lösningsmedel. Den fungerar med standardlaboratorieglas eller specialanpassade kärl och kan programmeras för att leverera olika mekaniska krafter i varje kärl, som kan innehålla allt från en utspädd flytande suspension till ett torrt fast pulver.
Dr. Stafford förväntar sig att den nya metoden kommer att intressera FoU-proffs som arbetar inom kemisk tillverkning och avancerad materialdesign, läkemedelsforskningsforskare och laboratoriebaserade forskare som vill utveckla nya material som de kan omsätta direkt till miljömässigt hållbara tillverkningsprocesser.
Han sa, "Det finns ett massivt och ständigt växande bibliotek av specialiserade 2D-material som inte har nått vanliga tillämpningar, men forskare spenderar upp till hälften av sin tid på att säkerställa att syntessteg utförs upprepade gånger och korrekt. Den automatiserade plattformen kan avsevärt minska den tid och expertis som krävs i dessa processer och frigör forskare att fokusera på kärnaspekterna av sin forskning inom materialupptäckt."
Dr. Stafford är docent vid University of Birmingham, där han är specialiserad på termofluider, flerfasflöden och mekanokemisk bearbetning. Han är meduppfinnare av 20 patent och huvuduppfinnaren av en patentansökan som lämnats in av University of Birmingham Enterprise för den nyligen utvecklade metoden med hög genomströmning för 2D- och nanomaterialbearbetning.
Han kommer att vara på Advanced Materials Show och ChemExpo2024 den 15 och 16 maj på Birminghams National Exhibition Centre.
Tillhandahålls av University of Birmingham
