美科學家新開發出一種可實現同步自組裝“亞納米膜”
2014-05-09 16:12:12
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據科技日報網2011年1月28日訊 據美國物理學家組織網近日報道，未來學家曾設想過一種分子通道聚合物膜，可用來捕獲碳，生產以太陽能為基礎的燃料，或進行海水淡化處理，不過前提是這類聚合物膜可以很容易地大規模制造。美國科學家*近開發出一種具有高度均勻亞納米通道的自組裝聚合物膜，首次實現了在宏觀尺度上利用有機納米管制備功能膜，且其生產工藝符合商業生產要求，標志著這一技術已成功地邁出了重要一步。
細胞膜是大自然*重要的發明之一，它通過通道的大小、形狀及表面化學來控制關鍵分子和離子進出細胞。在自然界中，多肽鏈兩端連接在一起可構成環狀結構。美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室和美國加州大學伯克利分校的研究人員使用的就是以這種自然形成的環肽所構成的有機納米管。這種自然有機納米管與碳納米管不同，它具有可逆性，這意味著其大小和方向在制造過程中都比較容易修改。
除了這種可以自組裝的環肽納米管，研究人員在制備聚合膜的過程中還使用了嵌段共聚物，其可在宏觀尺度上自組裝成納米陣列結構。環肽納米管和嵌段共聚物以共價鍵相連，這樣就形成了以環肽納米管和嵌段共聚物兩種自組裝系統構成的宏觀尺度亞納米多孔膜。科學家表示，未來這種多孔薄膜的通道大小和形狀均可根據有機納米管的分子結構來量身定制。
美國加州大學伯克利分校負責該項目的徐婷表示，該技術的關鍵是共軛聚合物，它控制環肽和嵌段共聚物界面，使它們同步自組裝，從而讓納米管通道只在聚合物膜框架內形成。徐婷及其同事目前已可以制備數厘米大小的具有高密度陣列通道的多孔膜。這些通道經二氧化碳和新戊烷測試表明，小分子二氧化碳的滲透率高于大分子新戊烷。
徐婷表示，下一步將利用這種技術來制備更厚的多孔膜。她認為，理論上，該技術沒有尺寸限制，制備較大面積的多孔膜不存在問題。該技術證明，通過控制各組分的二次交互作用，可同步多重自組裝過程。該技術有助于克服功能材料的技術瓶頸，為實現多組分層次結構開辟了一條新途徑。