Makabagong bagong uri ng mga matalinong materyales – maraming gamit mula sa paghahatid ng gamot hanggang sa pag-iimbak ng enerhiya

Ang pangkat na lumikha ng 2D electrolytes ay pinangunahan ni Propesor Antonio Castro Neta (kanan), direktor ng CA2DM. Kasama niya si Gng. Marianne Costa (kaliwa), ang unang may-akda ng isang groundbreaking publication. May-akda: Pambansang Unibersidad ng Singapore

Ang mga matalinong materyal na ito, na kilala bilang “two-dimensional electrolytes,” ay maaaring magamit sa maraming bagay – mula sa paghahatid ng gamot hanggang sa pag-iimbak ng enerhiya.

Ang mga matalinong materyales, ang pinakabagong rebolusyon sa mga materyal na agham, ay maaaring iakma ang kanilang mga pag-aari sa mga pagbabago sa kapaligiran. Maaari silang magamit sa lahat mula sa mga self-healing screen ng mobile phone hanggang sa mga pakpak ng sasakyang panghimpapawid at naka-target na paghahatid ng gamot. Ang paghahatid ng mga gamot sa isang tukoy na target sa loob ng katawan na gumagamit ng mga matalinong materyales ay lalong mahalaga para sa mga sakit tulad ng cancer, dahil ang matalinong materyal ay naglalabas lamang ng kargamento kapag nakita nito ang pagkakaroon ng isang cell ng cancer, at ang mga malusog na selula ay mananatiling buo.

Ngayon ang mga mananaliksik mula sa Center for Advanced 2D Materials (CA2DM) sa National University of Singapore (NUS) ay lumikha ng isang bagong klase ng mga matatalinong materyales. Mayroon itong istraktura ng isang dalawang-dimensional (2D) na materyal, ngunit kumikilos tulad ng isang electrolyte – at maaaring maging isang bagong paraan upang makapasok ang mga gamot sa katawan.

Tulad ng tradisyunal na electrolytes, ang mga bagong “2D electrolytes” na ito ay pinaghiwalay ang kanilang mga atomo sa iba’t ibang mga solvents at nasingil sa elektrisidad. Bilang karagdagan, ang pagkakalagay ng mga materyal na ito ay maaaring makontrol ng panlabas na mga kadahilanan tulad ng pH at temperatura, na mainam para sa naka-target na paghahatid ng gamot. Ang 2D electrolytes ay nangangako din ng iba pang mga application na nangangailangan ng materyal upang tumugon sa mga pagbabago sa kapaligiran, tulad ng artipisyal na kalamnan at pag-iimbak ng enerhiya.

Ang pangkat sa likod ng 2D electrolytes ay pinangunahan ni Propesor Antonio Castro Neta, Direktor ng CA2DM, at binubuo ng mga mananaliksik mula sa CA2DM, pati na rin ang Kagawaran ng Physics ng NUS at ang Kagawaran ng Materyal na Agham at Teknolohiya ng NUS.

Ang kanilang mga resulta ay nai-publish sa isang prestihiyosong journal Mga advanced na materyales noong Mayo 2021.

Pagbabago ng pag-uugali ng mga materyal na 2D

Sa materyal na agham, ang materyal na 2D ay isang solidong materyal na umiiral sa isang layer ng mga atomo. Maaari itong isaalang-alang bilang isang atomically manipis na sheet na may isang tiyak na taas at lapad, ngunit talagang walang lalim, kaya’t ito ay mahalagang dalawang-dimensional. Sa kabilang banda, ang electrolyte ay isang sangkap na gumagawa ng suspensyon ng elektrikal na kondaktibo kapag natunaw sa isang solvent tulad ng tubig.

2D electrolytes

Sa pamamagitan ng pag-iiba ng ph ng mga suspensyon, ipinakita ng mga mananaliksik ng NUS ang kakayahan ng 2D electrolyte na mabaluktot sa isang tulad ng curl na pag-aayos. Ito ay katulad ng paraan ng paglipat ng mga electronics na electrically charge mula sa mga chain ng molekular patungo sa mga spherical na bagay. May-akda: Pambansang Unibersidad ng Singapore

Sa ngayon, maraming mga materyales sa 2D, at ang pag-uugali ng electrolytic ay napatunayan ang sarili sa hindi mabilang na iba pang mga compound. Gayunpaman, ang mga resulta ng mga mananaliksik ng NUS ay nagpapakita ng unang halimbawa ng mga materyales na mayroong parehong istraktura ng 2D at mga katangian ng electrolyte, na may isang tiyak na posibilidad na baligtarin ang paglilipat ng kanilang hugis sa isang likidong daluyan. Nakamit ng koponan ng NUS ang gawaing ito sa pamamagitan ng paggamit ng mga organikong molekula bilang mga species ng reaksyon upang magdagdag ng iba’t ibang mga pag-andar sa mga materyal na 2D, hal. graphene at molibdenum disulfide (MoS2).

“Sa pamamagitan ng pagdaragdag ng iba’t ibang mga pangkat ng kemikal na positibo o negatibong sisingilin ng kuryente sa mga solvents, binago namin ang tradisyonal na mga materyales na 2D at nakagawa ng isang bagong klase ng mga matatalinong materyales na ang mga elektronikong katangian ay kinokontrol ng pagkakasunod-sunod ng morphological,” paliwanag ni Propesor Castro Neta.

Ang mga pamamaraang ginamit ng mga mananaliksik upang lumikha ng 2D electrolytes ay ilan lamang sa mga posibleng halimbawa sa maraming posibleng mga pagpipilian na ginagawang isang kapanapanabik na bagong lugar ng pagsasaliksik.

Mula sa isang patag na sheet hanggang sa isang pinagsama na scroll

Ang isang pangunahing tagumpay sa pag-aaral na ito ay ang orientation ng 2D electrolytes na maaaring baligtarin sa pamamagitan ng pagsasaayos ng mga panlabas na kundisyon. Sa kasalukuyan, ang pagtulak sa kuryente sa pagitan ng pang-ibabaw na singil sa isang materyal na 2D ay sanhi na mailatag ito sa isang patag na sheet. Sa pamamagitan ng pag-iiba ng konsentrasyon ng pH, temperatura, o ionic ng suspensyon, ipinakita ng mga mananaliksik ng NUS ang kakayahan ng 2D electrolyte sheet na maglipat at bumuo ng mga mekanismo na tulad ng pag-ikot. Ang mga pang-eksperimentong resulta na ito ay sinusuportahan ng isang detalyadong pag-aaral ng teoretikal kung saan ipinapaliwanag nila ang pisikal na mekanismo ng pagbuo ng scroll at katatagan.

Ang mga oryentasyong ito ng pag-scroll ay may isang maliit na diameter na maaari silang mailarawan bilang isang-dimensional (1D), na nagreresulta sa iba’t ibang mga katangiang pisikal at kemikal. Bukod dito, ang paglipat na ito mula sa 2D hanggang 1D ay nababalik sa pamamagitan ng pagbabago ng mga panlabas na kundisyon pabalik sa mga orihinal na halaga

“Maaaring isipin ng isang tao ang 2D electrolytes bilang mga analogue ng 1D electrolytes, na kilala bilang polyelectrolytes,” sabi ni Propesor Castro Neta. Ang mga mahahalagang halimbawa ng polyelectrolytes ay nagsasama ng maraming mga mahahalagang biologically material tulad ng DNA at RNA.

“Kapag naidagdag ang mga acid, base o asing-gamot, ang mga polymers na sisingilin ng kuryente ay sumasailalim din sa mga pagbabago na tumutugma mula sa mga tanikala ng molekula na may 1D hanggang sa spherical na mga bagay na 0D, at kabaliktaran. Ang aming 2D electrolytes, katulad ng polyelectrolytes, ay nagpapakita ng mga nababaligtad na paglipat mula sa 2D hanggang 1D depende sa panlabas na mga kadahilanan. Bilang mga materyal na tumutugon sa stimuli, angkop ang mga ito para sa paglikha ng mga advanced na teknolohiya, “dagdag niya.

Ang susunod na mga hakbang

Ang pagtuklas ng klase ng mga materyal na ito ay nagbukas ng mga bagong lugar ng pagsasaliksik para sa mga materyal na siyentipiko dahil pinagsasama nito ang dalawang sangay ng pananaliksik na hindi kaugalian na naiugnay, lalo ang mga materyales na 2D sa pisika at electrolyte (sa electrochemistry).

“Maraming mga paraan upang magamit ang graphene at iba pang mga materyal na 2D upang i-convert ang mga ito sa 2D electrolytes. Inaasahan namin na ang aming gawain ay magbibigay inspirasyon sa mga siyentipiko mula sa iba`t ibang larangan upang higit na mapag-aralan ang mga katangian at posibleng aplikasyon ng 2D electrolytes. Naniniwala kami na dahil ang mga electrolytes ng 2D ay may pagkakatulad sa biological o natural na mga sistema, nagagawa nilang kusang magtipun-tipon at magkabilang bumuo ng mga nanofibers na nangangako para magamit sa mga pagsasala ng lamad, paghahatid ng gamot, at matalinong elektronikong tela, “Propesor Castro Netto.

Sanggunian: “2D Electrolytes: Theory, Simulation, Synthesis, and Characterization” ni Marianne F. Costa, Valeria S. Marangoni, Maxim Trushin, Alexandra Carvalho, Sharon X. Lim, Hang TL Nguyen, Pei Ro Ng, Xiaoshu Zhao, Ricardo K . Danata, Stephen J. Penikuk, Chorng H. Sov, Konstantin S. Novoselov at Antonio H. Castro Neta, Mayo 12, 2021, Mga advanced na materyales.
DOI: 10.1002 / adma.202100442

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang Koponan sa Underwater Archeology ay Nakahanap ng 9,000-Taong-Taong Mga Bato ng Artifact

Kredito: Unibersidad ng Texas sa Arlington Ang pangkat ng arkeolohiya sa ilalim ng dagat ay natagpuan ang mga sinaunang obsidian na natuklap na 2,000 milya...

Nabawasan ang Panganib sa Kanser Kabilang sa Mga Pasyente sa Pagkabigo ng Puso na Gumagamit ng Statins

Ang paggamit ng Statin ay na-link sa isang pinababang panganib ng cancer sa mga pasyente na may kabiguan sa puso. Kredito: European Heart...

Tagumpay sa Teknolohiya ng Ultrathin para sa Revolution ng Night Vision – “Ginawa Namin ang Hindi Makikita”

Sinabi ni Dr. Rosso Camacho Morales na ang mga mananaliksik ay "hindi nakikita, nakikita." May-akda: Jamie Kidston, Australian National University Hayaan may ilaw! ...

Kapag Kakulangan sa Trabaho ng mga empleyado, Nakakuha sila ng Paranoid – At Aggressive

Kung ang mga empleyado ay walang kapangyarihan sa lugar ng trabaho, maaari silang makaramdam ng mahina at paranoid. Sa halip, ang paranoia na...

Ang kabuuang solar eclipses ay nag-iilaw sa solar wind

Pinapayagan ng mga espesyal na filter na masukat ang mga siyentipiko ng iba't ibang mga temperatura sa corona sa panahon ng pangkalahatang mga eclipse...

Newsletter

Subscribe to stay updated.