De Chinese puzzelbal is een sierlijk decoratief kunstwerk bestaande uit verschillende concentrische schelpen die onafhankelijk van elkaar bewegen. In het afgelopen decennium is Chinese wetenschappers hebben een universele methode geleverd voor de fabricage van een conceptueel vergelijkbare structuur op micronanoschaal, de holle multishell-structuur (HoMS) genoemd.

Een nieuwe studie onder leiding van prof. Wang Dan van het Institute of Process Engineering (IPE) van de Chinese Academie van Wetenschappen stelt een nieuw concept voor van temporeel-ruimtelijke ordening en dynamisch slim gedrag in HoMSs. Het is gepubliceerd in Natuur beoordelingen Chemie op 11 februari

In tegenstelling tot de holle bol met één schil of nanodeeltjes, HoMS heeft potentiële toepassingen op gebieden variërend van energieconversie en opslag tot katalyse, omdat het gemakkelijke agglomeratie van nanodeeltjes vermijdt, behoudt het voordeel van een effectief oppervlak, en komt de massatransmissie ten goede.

In de eerste fase van hun werk, de groep ontwikkelde een gemakkelijke sequentiële sjabloonaanpak (STA) voor de fabricage van HoMS. Deze aanpak realiseerde een nauwkeurige controle van het shell-nummer, dikte, afstand, en facetbelichting, waardoor de oppervlakte-eigenschappen en de interface van HoMS-materialen worden gemoduleerd.

specifiek, multishells scheiden ruimte in verschillende, relatief geïsoleerde deelruimten. Tegelijkertijd, de heterogene poriën op elke schaal vergemakkelijken de overdracht van kleine moleculen.

"Wanneer een molecuul of elektromagnetische golf door HoMS diffundeert, het ervaart een vaste volgorde van omgevingen en brengt een beheersbare tijd door in elke omgeving, " zei Wang. "Gebaseerd op het begrip van de structuureigenschapsrelatie, we noemen dit specifieke kenmerk van HoMS als 'tijdelijk-ruimtelijke ordening'."

interessant, in het antennesysteem van cyanobacteriën, verschillende antennepigmenten worden in een bepaalde volgorde geladen om de opeenvolgende verzameling van lichtenergie te realiseren, wat het voorbeeld is voor natuurlijke temporeel-ruimtelijke ordening. Deze specifieke structuur zorgt voor de snelle en nauwkeurige route om grote hoeveelheden zuurstof te accumuleren tot significante hoeveelheden voor zuurstofrijk leven.

"Geïnspireerd door de natuur, we geloven dat de unieke structuur veelbelovende toepassingen suggereert voor HoMS bij het sequentiële oogsten van elektromagnetische golven, cascade katalytische reacties, aanhoudende afgifte van medicijnen, en hybride energieopslagtechnologieën, " zei Wang.

De groep stelde ook een ander veelbelovend voorstel voor:HoMS met geïsoleerde ruimtes in meerdere chemische omgevingen zou dynamisch slim gedrag kunnen uitdrukken.

Door chemische modificatie, HoMS'en kunnen het doelwit binden en misschien ook zichzelf ontwikkelen om op een gewenst moment de gewenste eigenschappen te hebben, wat zeer wenselijk zou zijn op het gebied van chemische technologie en biochemie.