Wetenschappers hebben een Guinness World Record toegekend voor de fijnste geweven stof

Een team van wetenschappers van de Universiteit van Manchester is geëerd met een Guinness World Record voor het samen weven van draden van individuele moleculen om ’s werelds fijnste stof te creëren en het beste Egyptische linnen in te halen.

Het weven van draden met diameters variërend van enkele millimeters (riet, plantenvezels, enz.) Tot enkele microns (wol, katoen, synthetische polymeren, enz.) Heeft de vooruitgang door de eeuwen heen ondersteund, van mensen uit het stenen tijdperk die netten maakten om te vangen vissen en geweven stoffen om zichzelf warm te houden voor het moderne textiel dat we allemaal dagelijks gebruiken.

Nu heeft een team van wetenschappers van de Universiteit van Manchester voor het eerst een manier ontwikkeld om moleculaire draden in tweedimensionale lagen te weven. Door dit te doen hebben ze een 2-D-moleculair geweven stof geproduceerd met een draadaantal van 40-60 miljoen (ter vergelijking: het beste Egyptische linnen heeft een draadaantal van ~ 1500 – het draadaantal is het aantal strengen per inch) ).

Weven kent vele toepassingen, voor vogels die twijgen weven om hun nesten te bouwen, en mensen die er netten van maken om te vissen, manden om dingen in te dragen en stoffen om onszelf te kleden. Kunststoffen zijn gemaakt van lange moleculaire strengen, polymeren genaamd, en het onderzoeksteam wilde een manier vinden om die strengen te weven om moleculair geweven stoffen te maken die buitengewoon sterk en flexibel zouden kunnen zijn, net zoals linnen lakens verschillen van individuele draden van katoen.

Het samenwerkingsteam gebruikte chemie om de strengen te weven. Metaalatomen en negatief geladen ionen werken samen om kleine moleculaire bouwstenen van koolstof-, waterstof-, zuurstof-, stikstof- en zwavelatomen samen te weven. De geweven bouwstenen worden vervolgens samengevoegd als stukjes van een decoupeerzaag om enkele vellen geweven moleculaire strengen te vormen in een stof van slechts 4 miljoenste van een millimeter dik (4 nanometer). Op dit moment is het grootste stuk stof dat wordt gemaakt slechts 1 mm lang. Dat is duidelijk extreem klein, maar het is eigenlijk groter dan de eerste vlokken grafeen toen dat voor het eerst werd gemaakt.

Professor David Leigh zei: “Het op deze manier weven van moleculaire strengen leidt tot nieuwe en verbeterde eigenschappen. De stof is twee keer zo sterk als de niet-geweven strengen en wanneer ze tot het breekpunt worden getrokken, scheurt het als een laken in plaats van dat er klonten loskomen. fungeert ook als een net, waardoor kleine moleculen erdoorheen kunnen gaan, terwijl grotere moleculen in het kleine gaas worden gevangen.

“Dit is het eerste voorbeeld van een gelaagd moleculair geweven stof. Het weven van moleculaire strengen biedt een nieuwe manier om de eigenschappen van kunststoffen en andere materialen te veranderen.

“Het aantal strengen en kruisingen van strengen werd gemeten door röntgenstralen op de bouwstenen te laten schijnen. De strengen buigen het pad van de röntgenstralen door het materiaal met een bepaalde hoeveelheid, waardoor onderzoekers kunnen meten hoeveel strengen er per inch zijn. . De meting toont aan dat het materiaal een draadaantal heeft van 40-60 miljoen strengen per inch. Ter vergelijking: het beste Egyptische linnen heeft een draadaantal van ongeveer 1500. “

Het team heeft ook de dikte van de moleculair geweven stof gemeten met behulp van een speciaal instrument, een atoomkrachtmicroscoop genaamd, dat een sondepunt heeft die zo scherp is dat het aan het uiteinde een enkel atoom heeft. Elke laag van de moleculair geweven stof is slechts 4 nanometer dik; dat is 10.000 keer dunner dan een mensenhaar.

Het onderzoek werd gerapporteerd in: ‘Self-assembly of a layered tweedimensionale moleculair geweven stof’ in het tijdschrift Natuur. Bij het team achter het werk waren vier verschillende onderzoeksgroepen uit de hele universiteit betrokken. Het team van professor David Leigh van de afdeling Chemie heeft de moleculair geweven stof gemaakt. Het team van professor Bob Young van het Department of Materials en het Henry Royce Institute voerde atoomkrachtmicroscopiestudies uit om de structuur en materiaaleigenschappen te bepalen.

Dr. George Whitehead van het Department of Chemistry voerde röntgenkristallografie-experimenten uit om de precieze positie van atomen in de bouwstenen van het materiaal te lokaliseren. Professor Sarah Haigh van de afdeling Materialen gebruikte elektronenmicroscopie om de moleculair geweven stof in beeld te brengen. Ph.D. student Paige Kent en professor Rob Dryfe gebruikten het materiaal als een moleculair net, waarbij grote moleculen in het geweven gaas werden vastgehouden terwijl kleinere moleculen er vrij doorheen konden.