(PhysOrg.com) -- Met behulp van nanokristallen van cellulose, het hoofdbestanddeel van pulp en papier, scheikundige onderzoekers van de University of British Columbia hebben glasfilms gemaakt die toepassingen hebben voor energiebesparing in het ontwerp van gebouwen vanwege hun vermogen om specifieke golflengten van licht te reflecteren, zoals ultra violet, zichtbaar of infrarood.

Deze nanoporeuze films, beschreven in een artikel gepubliceerd in het nummer van vandaag van Natuur , kan ook worden gebruikt in optische filters, sensoren, of voor molecuulscheiding in de farmaceutische industrie.

“Dit is de eerste keer dat de unieke, spiraalvormige structuur van cellulose is gerepliceerd in een mineraal, " zegt Mark MacLachlan, universitair hoofddocent in de scheikundeafdeling van UBC en co-auteur van het papier. "De films hebben veel toepassingen en we hebben ze gemaakt op basis van een opwindend nieuw product dat is afgeleid van onze houtverwerkende industrie hier in British Columbia."

Op moleculair niveau, de films hebben de spiraalvormige structuur van nanokristallijne cellulose, een bouwsteen van houtpulp, legt MacLachlan uit.

MacLachlan en promovendus Kevin Shopsowitz, postdoctoraal fellow Hao Qi en Wadood Hamad van FPInnovations, stuitte op deze ontdekking terwijl hij probeerde een waterstofopslagmateriaal te maken.

De UBC-onderzoekers mengden de cellulose uit de houtpulp met een silica, of glas, voorloper en verbrandde vervolgens de cellulose. De resulterende glasfilms zijn samengesteld uit poriën, of gaten, gerangschikt in een spiraalvormige structuur die lijkt op een wenteltrap. Elk gat is minder dan 1/10, 000ste van de diameter van een mensenhaar.

“Toen Kevin me de films liet zien en ze waren rood, blauw, geel en groen, Ik wist dat we de spiraalvormige structuur in de cellulose hadden kunnen behouden.'

"De spiraalvormige organisatie die we hebben geproduceerd, bootst synthetisch de structuur na van de exoskeletten van sommige iriserende kevers, ', zegt Shopsowitz.

De poriën in de helix geven de films een breed scala aan toepassingen. Wanneer bepaalde vloeistoffen aan de film worden toegevoegd, de vloeistof wordt gevangen in de poriën en verandert de optische eigenschappen van de films.

“Door de poriën te functionaliseren om ze selectiever te maken voor bepaalde chemicaliën, kunnen we misschien nieuwe sensoren ontwikkelen die erg gevoelig zijn voor het detecteren van stoffen in de omgeving, ', zegt Shopsowitz.

Om de energie die nodig is om gebouwen te koelen te verminderen, ramen kunnen worden behandeld met de transparante films die infrarood licht reflecteren - het licht dat een gebouw verwarmt. Direct, Hiervoor worden vaak metaaldeeltjes gebruikt, maar deze kleuren de ruiten bruin.

Dit onderzoek is gedaan in samenwerking met FPInnovations, een organisatie die zich toelegt op de ontwikkeling van nieuwe producten uit de bosbouwsector, en met financiering van de Natural Sciences and Engineering Research Council van Canada.