コンテナはナノマテリアルから厄介なコーティングを防ぎます

Mar 27, 2024

上は、揮発性有機化合物が保管されたナノマテリアルの表面に蓄積するのを防ぐことができる容器です。 (クレジット: Gustavo Raskosky/Rice)

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新しい容器は、保管されているナノマテリアルの表面に揮発性有機化合物 (VOC) が蓄積するのを防ぐことができます。

このポータブルで安価なストレージ技術は、ナノ製造および材料科学研究室における普遍的な問題に対処するものであり、ジャーナル Nano Letters に掲載されています。

「VOCは私たちの周囲の空気中に毎日存在しています」と、研究の責任著者でライス大学機械工学部助教授のダニエル・プレストン氏は言う。 「それらは表面にくっついて、主に炭素からなるコーティングを形成します。 これらの層は肉眼では見ることができませんが、空気にさらされているほぼすべての表面に、多くの場合数分以内に形成されます。」

VOC は炭素ベースの分子であり、洗浄液、塗料、事務用品や手芸用品などの多くの一般的な製品から放出されます。 これらは屋内に特に高濃度で蓄積し、表面に堆積する炭素の汚れの薄い層は工業的なナノ製造プロセスを妨げ、マイクロ流体検査キットの精度を制限し、表面の基礎研究を行う科学者に混乱を引き起こす可能性があります。

この問題に対処するために、博士課程の学生で研究主任著者の Zhen Liu 氏は、プレストン氏や研究室の他のメンバーとともに、物体を清潔に保つ新しいタイプの保存容器を開発しました。 実験の結果、彼女のアプローチは少なくとも 6 週間効果的に表面汚染を防止し、以前に汚染された表面から VOC が堆積した層を除去することもできることが示されました。

この技術は、コンテナ内の超清浄な壁に依存しています。 内壁の表面は、サイズが 100 万分の 1 メートルから 10 億分の 1 メートルの範囲の小さな凹凸で強化されています。 ミクロおよびナノスケールの欠陥により壁の表面積が増加し、密封された容器内の空気中の VOC がより多くの金属原子を利用できるようになります。

「テクスチャー加工により、容器の内部壁が『犠牲』材料として機能することができます」と Liu 氏は言います。 「VOC は容器壁の表面に引き寄せられるため、内部に保管されている他の物体はきれいな状態に保たれます。」

彼女によると、事前に洗浄した広い表面を汚染物質を蓄積するために使用するというアイデアは 50 年前に提案されましたが、ほとんど注目されませんでした。 彼女と同僚は、表面を洗浄しナノテクスチャリングする最新の方法でこのアイデアを改良しました。 彼らは、一連の実験を通じて、密閉されたペトリ皿や最先端の​​真空デシケーターなどの他のアプローチよりも、自分たちのアプローチが保管材料の表面をVOCでコーティングするのを防ぐのに優れていることを示しました。

プレストンのグループは実験に基づいて、コンテナ内で何が起こっているかを正確に特徴付ける理論モデルを開発しました。 プレストン氏は、このモデルにより、将来的には設計を改良し、システムのパフォーマンスを最適化できるようになると述べています。

この研究は、ライス大学共有機器局、ライス大学フェローアカデミー、米国沿岸警備隊高等教育プログラム、およびエネルギー省からの支援を受けた。

出典: ライス大学

元の研究DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c00626

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