Een onderzoeksgroep heeft een ion-selectief slim poreus membraan ontwikkeld dat kan reageren op prikkels van buitenaf, mogelijk de weg vrijmaken voor nieuwe toepassingen in moleculaire scheidings- en detectietoepassingen.

Poreuze dunne films hebben de aandacht van wetenschappers getrokken vanwege hun potentiële gebruik in sensoren, energie oogsten, en ionen/moleculaire scheiding.

Nanostructuur eigenschappen, zoals poriegrootte, dikte, en filmdichtheid, moleculaire selectiviteit en moleculaire permeabiliteit beïnvloeden. Oppervlakte-eigenschappen hebben ook een significante invloed op de moleculaire selectiviteit.

Het is dus belangrijk om zowel de 3D-nanostructuren als de oppervlakte-eigenschappen van ultradunne poreuze films te kunnen controleren.

Eerder onderzoek wierp licht op slimme poreuze membranen, die zijn bedekt met moleculen die kunnen reageren op externe prikkels zoals licht, temperatuur, en pH. Maar hun toepassing op poreuze dunne films met een extreem dunne laagdikte van minder dan 10 nm is voor wetenschappers een enorme uitdaging gebleken.

"In onze studie we zijn erin geslaagd om responsief poreus SiO . te ontwikkelen ₂ dunne films met een extreem dunne laagdikte van 8 nm met een gelijkmatig bedekt oppervlak in een pH-gevoelig silaankoppelingsmiddel, " zei Yuya Ishizaki van de Graduate School of Engineering aan de Tohoku University en co-auteur van de studie. "De responsieve poreuze dunne film kan de oppervlaktelading aanpassen, afhankelijk van de pH-verandering in de oplossing, wat resulteert in selectieve ionenpermeatie."

Om de poreuze films met een gecontroleerde structuur voor te bereiden tot nauwkeurigheid op nm-schaal, de onderzoeksgroep richtte zich op dunne polymeerfilms die silsesquioxanen bevatten, die unieke kooistructuren hebben.

De polymeerfilms werden vervaardigd met behulp van de Langmuir-Blodgett-techniek, gekozen omdat het op moleculaire schaal regelbaarheid in de filmdikte biedt. Langmuir-Blodgett polymeer nanosheets maken het ook mogelijk om poreuze SiO . te fabriceren ₂ dunne films met gecontroleerde nanostructuren door eenvoudige UV-rechtse bestraling onder omgevingsomstandigheden.

"We zijn van plan om in de toekomst zeer efficiënte scheidingsmembranen en detectiematerialen te ontwikkelen die profiteren van de extreem dunne laagdikte en gecontroleerde oppervlakte-eigenschappen, ", voegde Ishizaki eraan toe.