Krediet: Pixabay/CC0 publiek domein
Een onderzoeker uit Birmingham heeft een nieuw apparaat met hoge doorvoer ontwikkeld dat bibliotheken van nanomaterialen produceert met behulp van duurzame mechanochemische benaderingen.
Dr. Jason Stafford van de School of Engineering van de universiteit heeft het platform uitgevonden om zeer beheersbare reactieomstandigheden te creëren en de aanzienlijke hoeveelheid tijd die onderzoekers besteden aan het genereren van materialen in het laboratorium te verminderen.
Het benchtop-apparaat is een volledig geautomatiseerde eenheid die kan worden geprogrammeerd voor parallelle synthese om een reeks nieuwe materialen te produceren die op subtiel verschillende manieren zijn gemaakt, waardoor een bibliotheek van geavanceerde materialen of productformuleringen ontstaat voor verder testen en optimaliseren.
De huidige technieken voor het synthetiseren van materialen met buitengewone eigenschappen, zoals 2D-materialen, zijn ofwel gebaseerd op een top-downbenadering die atomenlagen afpelt (exfoliatie) of op een bottom-upbenadering waarbij een laagje wordt opgebouwd door één atoom tegelijk af te zetten.
Beide benaderingen omvatten een groot aantal stappen en syntheseparameters en zijn afhankelijk van duizenden voorlopers. Dit belemmert onderzoek en ontwikkeling naar nieuwe formuleringen waarbij nanomaterialen worden gebruikt die zijn gemaakt van afzonderlijke elementen (zoals grafeen) of verbindingen zoals koperoxide, polymeren of kristallen.
Het door Dr. Stafford ontwikkelde apparaat maakt gebruik van mechanochemische synthese, die toegang krijgt tot nieuwe materialen en chemische reacties opwekt door mechanische krachten, waardoor de behoefte aan giftige oplosmiddelen wordt verminderd of geëlimineerd. Het werkt met standaard laboratoriumglaswerk of op maat gemaakte vaten en kan worden geprogrammeerd om in elk vat verschillende mechanische krachten te leveren, die van alles kunnen bevatten, van een verdunde vloeibare suspensie tot een droog vast poeder.
Dr. Stafford verwacht dat de nieuwe methode R&D-professionals zal interesseren die werkzaam zijn in de chemische productie en het ontwerp van geavanceerde materialen, onderzoekers op het gebied van geneesmiddelenonderzoek en laboratoriumonderzoekers die nieuwe materialen willen ontwikkelen die ze rechtstreeks kunnen vertalen in ecologisch duurzame productieprocessen.
Hij zei: “Er is een enorme en steeds groeiende bibliotheek van gespecialiseerde 2D-materialen die de reguliere toepassingen nog niet hebben bereikt, maar toch besteden onderzoekers tot de helft van hun tijd aan het garanderen dat synthesestappen herhaaldelijk en correct worden uitgevoerd. Het geautomatiseerde platform kan de de tijd en expertise die nodig zijn voor deze processen en maak wetenschappers vrij om zich te concentreren op de kernaspecten van hun onderzoek naar materiaalontdekking.”
Dr. Stafford is universitair hoofddocent aan de Universiteit van Birmingham, waar hij gespecialiseerd is in thermovloeistoffen, meerfasestromen en mechanochemische verwerking. Hij is mede-uitvinder van twintig patenten en hoofduitvinder van een patentaanvraag ingediend door de University of Birmingham Enterprise voor de recent ontwikkelde high throughput-methode voor 2D- en nanomateriaalverwerking.
Hij zal aanwezig zijn bij de Show voor geavanceerde materialen en ChemExpo2024 op 15 en 16 mei in het National Exhibition Centre in Birmingham.
Aangeboden door de Universiteit van Birmingham
