• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Badania finansowane ze środków unijnych doprowadzają do opracowania nanofilmu

    16.04.2009. 15:11
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    Zespół naukowców z Danii, Niemiec, Izraela i USA, którego badania finansowane są ze środków unijnych, znalazł sposób na ułożenie molekuł na powierzchni wody w nanofilm znacznie ułatwiający badanie struktury molekuł. Uzyskane wyniki, o których można przeczytać w Journal of Chemical Physics, otwierają drogę do dalszego rozwoju w dziedzinie badań nad białkami błony komórkowej i opracowania zaawansowanych materiałów funkcjonalnych.

    Nanofilm tworzy się rozpuszczając docelowy materiał w lotnej substancji, a następnie rozchlapując go na powierzchni wody. Rozpuszczalnik wyparowuje a materiał unosi się na powierzchni wody, tworząc cienką krystaliczną warstwę.

    Problem jaki wiąże się z zastosowaniem tej techniki, polega na tym, że choć molekuły gromadzą się razem i krystalizują, są w nieładzie, poobracane w różne kierunki. Ponieważ ułożenie molekuł zasadniczo określa elektryczne, magnetyczne i optyczne właściwości filmu, który ma ostatecznie powstać, taki "dwuwymiarowy proszek" sprawia problem w warunkach laboratoryjnych, a do zastosowań technologicznych się nie nadaje.

    W trakcie ostatnich badań naukowcy bombardowali film laserowymi impulsami o nanosekundowej długości fali. Impulsy laserowe stworzyły pole elektryczne, które powoli obracało molekuły. Ponieważ pole było spolaryzowane, molekuły znajdujące się w jego zasięgu zmuszone były do obrotu w tym samym kierunku. Choć operacja udała się w 30%, użyteczność stworzonego w ten sposób filmu wzrosła w postępie geometrycznym w porównaniu z jakimkolwiek innym wyprodukowanym dotychczas.

    Dr Iftach Nevo, stypendysta Marie Curie na Uniwersytecie w Aarhus, Dania, stwierdził: "Wedle naszej wiedzy jest to pierwszy film o grubości poniżej jednego nanometra z uporządkowanymi molekułami, jaki kiedykolwiek stworzono".

    Zespół doszedł także do wniosku, że właściwości substancji lotnej wykorzystywanej do rozpuszczenia pierwotnego materiału są niezwykle ważne, ponieważ zarówno tempo parowania, jak i temperatura, mają wpływ na uporządkowanie powstającego nanofilmu.

    Technologia ta jest uniwersalna i może być stosowana wobec szerokiego spektrum molekuł. Nie jest jeszcze do końca opracowana, ale postęp poczyniony przez zespół stanowi ważny krok w kierunku osiągnięcia stabilnego, samoporządkującego się nanofilmu. Tego typu filmy będą wielce pomocne w badaniu struktury tkanek biologicznych i błon przy użyciu zaawansowanych technik obrazowania.

    Nowo zdobyta wiedza otwiera drzwi do nanofilmów, które mogą być wykorzystywane w elektronice molekularnej i konstrukcji ultracienkich materiałów na bazie uporządkowanej warstwy molekuł. Mogą także znaleźć istotne zastosowania w nowych technologiach ogniw słonecznych. Według współautora, Tamara Seidemana z Northwestern University w USA, możliwość uporządkowania molekuł w tego typu urządzeniach będzie niezbędna, aby uzyskać odpowiednią wydajność.

    Źródło: CORDIS

    Więcej informacji:

    Journal of Chemical Physics
    http://jcp.aip.org/

    Amerykański Instytut Fizyki
    http://www.aip.org/

    Źródło danych: Amerykański Instytut Fizyki
    Referencje dokumentu: Nevo I., et al. (2009) Laser-induced aligned self-assembly on water surfaces. Journal of Chemical Physics 130:144704. Publikacja internetowa z dnia 14 kwietnia; DOI: 10.1063/1.3108540.

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Kriosukcja, inaczej ssanie lodowe - jeden z procesów powstawania lodu segregacyjnego, polegający na przemieszczaniu molekuł wody w kierunku powierzchni przemarzania (frontu przemarzania). Wraz z lodem przemieszczaniu ulegają cząstki glebowe. W ten sposób proces ten przyczynia się do rozwoju m.in.: Cząsteczka (molekuła) – neutralna elektrycznie grupa dwóch lub więcej atomów utrzymywanych razem kowalencyjnym wiązaniem chemicznym. Cząsteczki różnią się od cząstek (np. jonów) brakiem ładunku elektrycznego. Jednakże, w fizyce kwantowej, chemii organicznej i biochemii pojęcie cząsteczka jest zwyczajowo używane do określania jonów wieloatomowych. Uporządkowanie dalekiego zasięgu – regularne uporządkowanie cząsteczek, atomów lub jonów w materiałach, występujące w obszarze, którego rozmiar w najdłuższym kierunku jest wielokrotnie większy od rozmiarów porządkujących się cząsteczek. Zwykle przyjmuje się, że uporządkowanie jest dalekozasięgowe, gdy regularne struktury w materiale występują na odległościach nie mniejszych niż 100-200 nanometrów.

    Badania materiałowe – interdyscyplinarny obszar badań naukowo-technicznych, w którym jest prowadzona analiza wpływu chemicznej i fizycznej struktury materiałów na ich właściwości elektryczne, mechaniczne, optyczne, powierzchniowe, chemiczne, magnetyczne i termiczne (także rozmaite kombinacje tych właściwości) oraz są opracowywane sposoby wytwarzania materiałów o pożądanych właściwościach. Badania materiałowe – interdyscyplinarny obszar badań naukowo-technicznych, w którym jest prowadzona analiza wpływu chemicznej i fizycznej struktury materiałów na ich właściwości elektryczne, mechaniczne, optyczne, powierzchniowe, chemiczne, magnetyczne i termiczne (także rozmaite kombinacje tych właściwości) oraz są opracowywane sposoby wytwarzania materiałów o pożądanych właściwościach.

    Kolor nieba: Kolor nieba i znajdujących się na nim chmur zależy od kilku zjawisk optycznych. Najważniejszymi z nich jest rozpraszanie światła widzialnego przez molekuły powietrza, znajdujące się w powietrzu kropelki wody, kryształki lodu oraz pyły zawieszone w powietrzu. Brian G. Wowk, Ph.D. – kanadyjski fizyk medyczny i kriobiolog znany z odkrycia i prac nad syntetycznymi molekułami naśladującymi aktywność naturalnego białka zapobiegającego zamrożeniu w procesie krioprezerwacji, zwanymi też "ice blockers". Jako naukowiec w 21st Century Medicine, Inc., wspólnie z Gregory M. Fahy opracował kluczowe technologie umożliwiające krioprezerwację dużych i złożonych tkanek. Razem po raz pierwszy dokonali zakończonej powodzeniem witryfikacji i przeszczepu organu u ssaka (nerki).

    Drganie charakterystyczne pewnej grupy atomów – takie drganie normalne molekuły, w którym amplitudy wychyleń zrębów (rdzeni) atomowych należącej do jednego ugrupowania (grupy funkcyjnej) są istotnie większe niż amplitudy wychyleń pozostałych zrębów. Innymi słowy, drganie pewnego ugrupowania znajdującego się w molekule ma decydujący wkład w drganie o tej charakterystycznej częstości. Jako dobry przykład służy drganie rozciągające grupy hydroksylowej. Jest to drganie o częstotliwości z zakresu 3500 do 4000 cm, w którym zręby atomowe tlenu i połączonego z nim bezpośrednio wodoru drgają z dużo większą amplitudą niż zręby pozostałych pierwiastków tworzących molekułę. Nanomateriały – wszelkie materiały, w których występują regularne struktury na poziomie molekularnym, tj. nie przekraczającej 100 nanometrów. Granica ta może dotyczyć wielkości domen jako podstawowej jednostki mikrostruktury, czy grubości warstw wytworzonych lub nałożonych na podłożu. W praktyce granica poniżej której mówi się o nanomateriałach jest różna dla materiałów o różnych właściwościach użytkowych i na ogół wiąże się to z pojawieniem szczególnych właściwości po jej przekroczeniu. Zmniejszając rozmiar uporządkowanych struktur materiałów można uzyskać znacznie lepsze właściwości fizyko-chemiczne, mechaniczne, itp.

    Antygen różnicowania komórkowego – określany w skrócie jako CD (ang. cluster of differentiation, gronko różnicowania) jest standardem używanym w celu identyfikacji molekuł na powierzchni komórek. CD mogą działać na wiele sposobów, spełniając często funkcje receptora bądź ligandu (związku aktywującego receptor).

    Pompa orbitronowa - rodzaj pompy jonowo-sorpcyjnej z gorącą katodą. W pompie tej znajdują się :tytanowy pręt na potencjale około 4 kV względem katody, umieszczona w specjalnej osłonie termokatoda (wykonana tak, że katoda nie "widzi" tytanowego pręta i obudowa metalowa pompy, na potencjale około -70V względem katody. Elektrony emitowane z katody orbitują wokół tytanowego pręta, jonizując po drodze cząsteczki gazu. Elektrony bombardują pręt tytanowy i grzeją go, co powoduje powstanie par tytanu. Pary te osiadają na obudowie pompy. Wskutek ujemnego potencjału tej obudowy osiadają na nim jony dodatnie, które zamieniają się w molekuły gazu. Molekuły te są "zamurowywane" w naparowującej się warstwie tytanu.

    Właściwości materiałowe – cecha każdego materiału zdefiniowanego jako kompozycja chemiczna w określonych warunkach fizycznych. Zależnie od warunków fizycznych, wartości właściwości materiałowych dla pojedynczego materiału mogą być różne. Nie są to więc właściwości materiału takie, jak np. skład chemiczny. Reguły wyboru – warunki w spektroskopii, które muszą być spełnione, aby nastąpiło oddziaływanie promieniowania z molekułami.

    Magnetyzacja (namagnesowanie) jest właściwością materiałów (m.in. magnesów), która opisuje pole magnetyczne wytwarzane przez materiał. Przez magnetyzację rozumie się także wielkość fizyczną określającą wytwarzane przez materiał pole magnetyczne, definiuje się ją przez określenie momentów magnetycznych wytworzonych w jednostce objętości. Głównymi składnikami magnetyzacji są orbitalne i spinowe momenty magnetyczne elektronów.

    Dodano: 16.04.2009. 15:11  


    Najnowsze