Dynamisch poortproces waargenomen met een snelheid van minder dan 2 nm in nanokanalen

In een recente studie gepubliceerd in Materie, Chinese onderzoekers observeerden het dynamische poortproces met een snelheid van minder dan 2 nm in nanokanalen.

Dr. Zhou Yahong van Prof. Jiang Lei’s team van het Technical Institute of Physics and Chemistry van de Chinese Academy of Sciences, heeft samen met onderzoekers van de South China University of Technology en de Peking University School and Hospital of Stomatology een nieuwe nanoporeuze poortsysteem dat dynamische poortprocessen nauwkeurig kan controleren en observeren.

In de natuurlijke wereld moduleren cellen meestal het massatransport door de locatie van nanokanalen zo nauwkeurig af te stemmen dat ze precies op het membraan worden gepositioneerd. Geïnspireerd door de celprestaties zijn talloze kunstmatige nanokanalen met poorteigenschappen geconstrueerd.

Vóór deze studie concentreerden onderzoekers zich op de terminale “open” en “gesloten” toestanden als reactie op veranderingen in de omgeving. De groep van prof. JIANG Lei heeft een reeks fundamentele studies afgerond over slimme gating nanoporeuze membranen.

Nu zijn de onderzoekers benieuwd naar het dynamische poortproces. Het bereiken van de prachtig afstemradius van de nanokanalen blijft echter nog steeds een uitdaging, vooral bij een kwantitatief nanoschaalsnelheid.

In deze studie integreerden ze het geleidende polymeer polypyrrool in de nanokanalen. Ze merkten op dat de mate van samentrekking of zwelling van de polymeerfilm verband houdt met de hoeveelheid opladende elektronen en gaten.

Daarom werd het gecontroleerde dynamische poortproces door de geleidende polymeer nanoporeuze membranen gerealiseerd, waarvan de straal elke keer 1,5 nm kon moduleren met een minimale waarde.

Verder observeerden de onderzoekers opeenvolgende polymeerketenvariaties op nanoschaal (ca. 10 nm) door atoomkrachtmicroscopie-topografie in situ. Dit werd ook zeer geprezen door de peer reviewers.

“Kleine bedrijfsspanning (-0,5 tot 0,8 volt) gecombineerd met 83% dikteverandering maakt dit membraan veelbelovend voor slimme nanorobot- en bio-actuatortoepassingen. En het regelen van de straalverandering bij sub-2 nm geeft enige inspiratie voor het geavanceerde scheidingsmembraan op nanoschaal in de toekomst,” zei Dr. Zhou.