(PhysOrg.com) -- Zelforganisatieprocessen met chemische bouwstenen vormen de basis voor veel biologische processen en worden steeds belangrijker op het gebied van materiaalsynthese, bijvoorbeeld bij de productie van sterk geordende nanocomposieten of hoogporeuze materialen met speciale eigenschappen.

In het journaal Angewandte Chemie , Bruno Alonso en Emmanuel Belamie van het Charles Gerhardt Instituut in Montpellier (Frankrijk) hebben een roman geïntroduceerd, zeer veelzijdige benadering van de grootschalige synthese van een nieuwe familie van bio-organische-anorganische nanocomposieten -- met een voorheen onbereikbare mate van controle over de samenstelling en structuur van de geproduceerde materialen.

Nanocomposieten zijn vaste materialen gemaakt van verschillende stoffen, waarvan een in de vorm van nanodeeltjes. De eigenschappen van de composieten verschillen aanzienlijk van die van de zuivere afzonderlijke componenten. Nanocomposieten kunnen ook dienen als “mallen” voor de productie van poreuze stoffen. Deze hebben potentiële toepassing op het gebied van gasopslag, katalyse, of materiaalscheiding.

Voor hun synthese, de onderzoekers kozen voor een sol-gelproces, een populaire techniek voor de productie van anorganische netwerkstructuren. In de eerste stap moesten ze een sol genereren:een suspensie van fijnverdeelde nanoscopische deeltjes in een oplosmiddel. Hun uitdaging was om co-suspensie van de twee verschillende componenten te verkrijgen, siliciumdioxide-precursoren (siloxaan-oligomeren) en chitine-nanostaafjes uit garnalenschelpen (een hernieuwbare hulpbron). Echter, deze twee componenten vereisen verschillende omstandigheden om in stabiele suspensies te blijven zonder ongecontroleerde precipitatie. De onderzoekers maakten een alcoholsuspensie door water langzaam te vervangen door ethanol. Door langzame verwijdering van het oplosmiddel, een gel gevormd. Gels zijn gelatineuze stoffen; ze bevatten vaste maar losse, verknoopt, driedimensionale polymeerstructuren.

De sol kan in een gewenste mal worden "gegoten" en worden gedroogd of het kan worden gesproeidroogd tot bolvormige deeltjes. Dit proces resulteert in een nanocomposiet gemaakt van chitinestaafjes die volledig zijn ingebed in een siliciumdioxidematrix. Het mechanisme waardoor dit gebeurt is gebaseerd op een zelfgeorganiseerde aggregatie van de chitinemoleculen en zwakke aantrekkingskrachten tussen chitine- en siloxaanoligomeren.

De stabiliteit van de alcoholsuspensies opent een breed scala aan mogelijkheden voor de productie van materialen met controleerbare volumeverhoudingen, ruimtelijke arrangementen, en morfologieën. Als tijdens de voorbereiding van het materiaal een magnetisch veld wordt aangelegd, de chitinestaafjes staan ​​parallel. Als het nanocomposiet wordt verwarmd, de chitinestaven kunnen worden afgebrand om holtes achter te laten. Dit vormt een zeer poreus materiaal met interessante eigenschappen.