Ingenieurs van Rice University hebben containers gemaakt die kunnen voorkomen dat vluchtige organische stoffen (VOS) zich ophopen op de oppervlakken van opgeslagen nanomaterialen.

De draagbare en goedkope opslagtechnologie pakt een alomtegenwoordig probleem aan in laboratoria voor nanoproductie en materiaalkunde en wordt beschreven in een artikel dat op 11 juli werd gepubliceerd in Nano Letters .

"VOC's zijn elke dag in de lucht die ons omringt", zegt studie-corresponderende auteur Daniel Preston, assistent-professor bij Rice's Department of Mechanical Engineering. "Ze hechten zich vast aan oppervlakken en vormen een coating, voornamelijk van koolstof. Je kunt deze lagen niet met het blote oog zien, maar ze vormen zich vaak binnen enkele minuten op vrijwel elk oppervlak dat wordt blootgesteld aan lucht."

VOS zijn op koolstof gebaseerde moleculen die worden uitgestoten door veel voorkomende producten, waaronder schoonmaakvloeistoffen, verf en kantoor- en handwerkbenodigdheden. Ze stapelen zich binnenshuis op in bijzonder hoge concentraties, en de dunne lagen koolstof die ze op oppervlakken afzetten, kunnen industriële nanofabricageprocessen belemmeren, de nauwkeurigheid van microfluïdische testkits beperken en verwarring veroorzaken bij wetenschappers die fundamenteel onderzoek doen naar oppervlakken.

Om het probleem aan te pakken, heeft Ph.D. Student en hoofdauteur van het onderzoek Zhen Liu ontwikkelde samen met Preston en anderen uit zijn laboratorium een ​​nieuw type opslagcontainer die objecten schoon houdt. Experimenten toonden aan dat haar aanpak oppervlakteverontreiniging effectief voorkwam gedurende minstens zes weken en zelfs VOC-afgezette lagen van eerder vervuilde oppervlakken kon verwijderen.

De technologie is gebaseerd op een ultraschone wand in de container. Het oppervlak van de binnenmuur is verfraaid met kleine oneffenheden en putjes, variërend in grootte van een paar miljoenste tot een paar miljardste van een meter. De microscopische en nanoscopische onvolkomenheden vergroten het oppervlak van de muur, waardoor meer metaalatomen beschikbaar komen voor VOC's in de lucht die zich in de containers bevindt wanneer ze zijn afgedicht.

"Door de textuur kan de interne containerwand fungeren als een 'opofferingsmateriaal'," zei Liu. "VOC's worden op het oppervlak van de containerwand getrokken, waardoor andere voorwerpen die erin zijn opgeslagen schoon blijven."

Ze zei dat het idee om een ​​groot, vooraf gereinigd oppervlak te gebruiken om verontreinigende stoffen op te hopen, vijftig jaar geleden werd voorgesteld, maar grotendeels onopgemerkt bleef. Zij en haar collega's hebben het idee verbeterd met moderne reinigingsmethoden en oppervlakken met nanotextuur. Via een reeks experimenten lieten ze zien dat hun aanpak er beter in slaagde te voorkomen dat VOC's de oppervlakken van opgeslagen materialen bedekken dan andere benaderingen, waaronder afgesloten petrischalen en ultramoderne vacuümexsiccatoren.

Prestons groep bouwde voort op zijn experimenten en ontwikkelde een theoretisch model dat nauwkeurig karakteriseerde wat er in de containers gebeurde. Preston zei dat het model hen in staat zal stellen hun ontwerpen te verfijnen en de systeemprestaties in de toekomst te optimaliseren.

Meer informatie: Zhen Liu et al., Contaminatie beperken met ultraschone opslag met nanostructuur, Nano Letters (2023). DOI:10.1021/acs.nanolett.3c00626

Journaalinformatie: Nanobrieven

Aangeboden door Rice University