Sebuah sabun kecil menyederhanakan pembuatan nanoflakes 2D boron nitrida heksagonal

Gambar menunjukkan pengelupasan boron nitrida heksagonal dalam kawat nano tipis yang dibantu oleh surfaktan, sebuah proses yang disempurnakan oleh ahli kimia Universitas Rice. Kredit: Studio Ella Maru

Eksperimen laboratorium padi menyempurnakan pemrosesan boron nitrida heksagonal.

Hanya sedikit sabun membantu membersihkan proses persiapan boron nitrida heksagonal (hBN) dua dimensi yang menantang.

Ahli kimia Universitas Rice telah menemukan cara untuk mendapatkan jumlah maksimum nanofoule 2D HBN berkualitas dari bentuk masif alami mereka dengan memprosesnya dengan surfaktan (juga sabun) dan air. Surfaktan mengelilingi dan menstabilkan serpihan mikroskopis, menjaga sifat-sifatnya.

Eksperimen laboratorium kimiawan Beras, Angel Martí, mengidentifikasi “sweet spot” untuk membuat dispersi hBN yang stabil, yang dapat diproses menjadi lapisan antibakteri yang sangat tipis yang dapat menangani suhu hingga 900 derajat Celsius (1,652 derajat Fahrenheit).

Pekerjaan yang dipimpin oleh Martí, siswa Ashleigh Smith McWilliams dan mahasiswa pascasarjana Cecilia Martínez-Jiménez dirinci dalam jurnal American Chemical Society Material kerdil diterapkan oleh ACS.

“Bahan boron nitrida menarik, terutama karena sangat tahan panas,” kata Martí. “Mereka seringan grafik dan tabung nano karbon, tetapi Anda dapat menyalakan hBN dan tidak ada yang terjadi padanya ”.

Dia mengatakan hBN besar-besaran murah dan mudah diperoleh, tetapi memprosesnya menjadi blok bangunan mikroskopis telah menjadi tantangan. “Langkah pertama adalah mengelupas dan membubarkannya, tetapi penelitian tentang bagaimana melakukannya telah tersebar,” kata Martí. “Ketika kami memutuskan untuk menetapkan patokan, kami menemukan bahwa proses yang sangat berguna untuk graphene dan nanotube tidak bekerja dengan baik untuk boron nitrida.”

Bunyi hBN dalam jumlah besar dalam air berhasil mengelupas material dan membuatnya larut. “Ini mengejutkan kami, karena nanotube atau graphene hanya mengapung di atas,” kata Martí. “HBN tersebar di mana-mana, meski tidak terlalu stabil.

“Ternyata batas kristal boron nitrida terbuat dari kelompok amina dan nitrat oksida dan borat. AC id, dan semua kelompok ini adalah kutub (dengan muatan positif atau negatif), “katanya.” Jadi ketika Anda mengelupasnya, ujung-ujungnya penuh dengan kelompok fungsional yang sangat menyukai air. Itu tidak pernah terjadi dengan graphene “.

Eksperimen dengan sembilan surfaktan membantu mereka menemukan jenis dan jumlah yang tepat untuk mencegah hBN 2D menggumpal tanpa memotong terlalu banyak serpihan individu selama sonikasi. Para peneliti menggunakan 1% berat setiap surfaktan di dalam air, menambahkan 20 miligram hBN dalam jumlah besar, dan kemudian mengaduk dan sonikasi campuran tersebut.

Pemutaran larutan yang dihasilkan pada kecepatan rendah dan tinggi menunjukkan bahwa kinerja maksimum terjadi dengan surfaktan yang dikenal sebagai PF88 di bawah sentrifugasi gravitasi 100, tetapi lembaran nanologis kualitas tertinggi berasal dari semua surfaktan ionik yang kurang dari 8.000 g sentrifugasi, dengan stabilitas tertinggi dari ion umum. Surfaktan SDS dan CTAC.

DTAB, kependekan dari dodecyltrimethylammonium bromide, di bawah sentrifugasi tinggi, terbukti menjadi yang terbaik dalam menyeimbangkan kinerja dan kualitas hBN 2D.

Para peneliti juga menghasilkan film transparan dari hBN nanofiches yang tersebar di SDS dan air untuk mendemonstrasikan bagaimana mereka dapat diproses menjadi produk yang bermanfaat.

“Kami menjelaskan langkah-langkah yang perlu Anda ambil untuk menghasilkan serpihan hBN berkualitas tinggi,” kata Martí. “Setiap langkah penting dan kami mampu menjelaskan konsekuensi masing-masing.”

Referensi: “Memahami Pengelupasan dan Dispersi Nanosheet Boron Nitrida Heksagonal oleh Surfaktan: Implikasi untuk Lapisan Antibakteri dan Tahan Panas” oleh Ashleigh D. Smith McWilliams, Cecilia Martínez-Jiménez, Asia Matatyaho Ya’akobi, Cedric J. Ginestra, Yeshayahu Tal Yeshayahu Talmon, Matteo Pasquali dan Angel A. Martí, 7 Januari 2021, Material kerdil diterapkan oleh ACS.
DOI: 10.1021 / acsanm.0c02437

Rekan penulis dari karya ini adalah Cedric Ginestra, seorang mahasiswa pascasarjana di Rice; Mahasiswa pascasarjana Asia Matatyaho Ya’akobi dan Yeshayahu Talmon, profesor emeritus teknik kimia, di Technion-Israel Institute of Technology; dan Matteo Pasquali, Profesor AJ Hartsook bidang Teknik Kimia dan Biomolekuler, Ilmu Kimia dan Material, dan Rekayasa Nano di Padi. Martí adalah seorang profesor kimia, bioteknologi dan ilmu material dan nanoengineering.

National Science Foundation, Kantor Riset Ilmiah Angkatan Udara, dan Dewan Nasional Sains dan Teknologi (CONACyT) Meksiko mendukung penelitian tersebut.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Topan Super Surigae menyulut Pasifik

19 April 2021 Topan super mencapai intensitas ekstrem setahun lebih banyak daripada badai era satelit mana pun. Surigae tidak akan mendarat, tetapi topan yang muncul di...

Mekanisme fotoenzim kunci yang diuraikan

Kesan artis tentang katalisis enzimatik yang diusulkan dalam mekanisme fotodekarboksilase asam lemak (Sains 2021). Kredit: Damien Sorigué Pengoperasian enzim FAP, yang berguna untuk memproduksi...

DOE Mendorong Investasi A.S. yang Agresif dalam Energy Fusion

Sinar laser energi tinggi NIF berkumpul di target di tengah kamera target. Keberhasilan mendapatkan penyalaan fusi akan menjadi langkah maju yang besar dalam...

Fisikawan menciptakan bit kuantum yang dapat mencari materi gelap

Sebuah qubit (persegi panjang kecil) dipasang pada tingkat kebiruan, yang berada di atas jari untuk menunjukkan skala. Ilmuwan di Farmland Universitas Chicago menggunakan...

Ahli paleontologi memperkirakan bahwa 2,5 miliar T. rex menjelajahi Bumi selama periode Kapur

Untuk semua mereka yang terlambatKapur Menurut sebuah studi baru, jumlah total tyrannosaurus yang pernah hidup di Bumi adalah sekitar 2,5 miliar individu, di mana...

Newsletter

Subscribe to stay updated.