Een internationaal team van onderzoekers heeft een nieuw type sterk en elastisch tweedimensionaal (2D) membraan ontwikkeld. De uitvinding zou bijvoorbeeld nuttig kunnen zijn bij het opsporen van antibioticaresten uit water.

Tweedimensionale materialen zijn ultradun en samengesteld uit atomen met één of enkele lagen. Onlangs hebben op nanodeeltjes gebaseerde 2D-materialen enorme belangstelling gekregen bij onderzoekers en de industrie vanwege hun mechanische sterkte, flexibiliteit en optische en elektronische eigenschappen, waardoor ze belangrijke componenten zouden kunnen worden, bijvoorbeeld in opkomende opto-elektronische apparaten, sensoren en computers van de volgende generatie technologieën. Tot nu toe zijn er echter geen commerciële toepassingen vanwege problemen met zowel schaalbaarheid als het verkrijgen van uniforme producten van de ene batch naar de andere.

Een onderzoeksteam onder leiding van Nonappa, universitair hoofddocent aan de Universiteit van Tampere en adjunct-professor aan de Universiteit van Aalto, is er nu in geslaagd een groot 2D-monolaagmembraan te fabriceren met behulp van metalen nanodeeltjes die enkele van deze problemen overtreft.

"Deze membranen zijn mechanisch robuust en kunnen worden overgebracht op elk substraat van belang voor de gewenste toepassingen. Onze aanpak maakt de snelle, schaalbare en efficiënte fabricage van ultradunne membranen met een groot oppervlak mogelijk", zegt Nonappa.

In tegenstelling tot routinematig gebruikte nanodeeltjes, gebruikte het team zilveren nanodeeltjes met een nauwkeurig gedefinieerde moleculaire structuur. De macroscopische membranen werden geprepareerd met behulp van een zelf-assemblagebenadering.

"De membranen vertonen elastisch gedrag, waardoor ze mogelijk bruikbaar zijn in bijvoorbeeld flexibele transistors en geheugenapparaten in draagbare elektronica en displays. De experimentele resultaten van hun mechanische eigenschappen zijn zeer reproduceerbaar en betrouwbaar", beschrijft postdoctoraal onderzoeker Alessandra Griffo van de Universiteit van Saarland.

Het onderzoeksteam heeft ook de geschiktheid van de nieuw ontwikkelde membranen onderzocht als substraten voor de detectie van antibiotica in water. Met het toegenomen gebruik van geneesmiddelen en de daaruit voortvloeiende verontreiniging van oppervlakte- en grondwater met antibiotica, is er dringend behoefte aan snelle en betrouwbare detectie.

"We kunnen extreem lage hoeveelheden antibiotica opgelost in water detecteren met een hoge mate van reproduceerbaarheid", legt postdoctoraal onderzoeker Anirban Som van Aalto University uit.

In de toekomst zal het team zich richten op het aanpassen van de membraanfabricagemethoden aan andere soorten nanodeeltjes, door ze te gebruiken als componenten in bijvoorbeeld flexibele geheugenapparaten en slimme e-skin-toepassingen.

De bevindingen werden op 2 augustus gepubliceerd in het tijdschrift Small . + Verder verkennen

Duurzame optische vezels ontwikkeld uit methylcellulose