美开发出具有高度均匀亚纳米通道的自组装聚合
时间:2017-12-07

  科学网 - 美国研制出高度均匀的亚纳米通道自组装高分子膜

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  根据美国物理学家协会最近的一份报告,未来学家设想了一种分子通道聚合物膜,可以用来捕获碳,生产太阳能燃料或脱盐,前提是这种聚合物膜可以很容易地大规模生产。美国科学家最近研制出一种高度均匀的亚纳米通道自组装聚合物膜,首次实现了在宏观尺度上使用有机纳米管制备功能膜,其生产工艺符合商业化生产要求,标志着该技术具有安迈出了重要的一步。

  细胞膜是自然界最重要的发明之一,通过通道的大小,形状和表面化学来控制关键分子和离子的进入和退出。在本质上,多肽链的末端连接在一起形成环状结构。美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室和加利福尼亚大学伯克利分校的研究人员使用有机纳米管制成的天然环肽,这种天然的有机纳米管与碳纳米管不同,是可逆的,这意味着它的大小和取向在制造过程中相对容易修改。

  除了自组装环状肽纳米管,研究人员还使用嵌段共聚物制备聚合物膜,宏观尺度自组装成纳米阵列结构。环状肽纳米管和嵌段共聚物共价连接,形成由两种环状肽纳米管和嵌段共聚物自组装体系组成的宏观亚微孔膜。科学家表示,未来这种多孔膜通道的尺寸和形状可以根据有机纳米管的分子结构量身定做。

  负责加州大学伯克利分校项目的许婷说,该技术的关键是共轭聚合物,它控制环肽和嵌段共聚物之间的相互作用,使其能够同步​​自组装,在框架内形成。许婷和同事现在可以制备几厘米大小的高密度阵列通道的多孔膜。用二氧化碳和新戊烷进行这些通道的测试表明,小分子二氧化碳的渗透比新戊烷的渗透更高。

  徐婷说,下一步将是用这种技术来制备较厚的多孔膜。她认为,理论上这种技术没有大小限制,制备大面积多孔膜没有问题。这种技术证明了多个自组装过程可以通过控制组件的二次相互作用来同步。这种技术有助于克服功能材料的技术瓶颈,为多组分层次结构开辟了一条新途径。

  美国生理学家网络报告(英文)

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