ライス大学のエンジニアがナノ表面を清潔に保つストレージ技術を開発

Feb 14, 2024

ライス大学のエンジニアは、保管されたナノ材料の表面に揮発性有機化合物（VOC）が蓄積するのを防ぐ容器を開発した。このポータブルで安価な保管技術は、ナノ製造や材料科学の研究室で遍在する問題に対処しており、今週発表された論文で説明されている。 「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・プレストン氏は述べた。 「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、多くの場合、空気にさらされているほぼすべての表面に数分以内に形成されます。」 VOC は、洗浄液、塗料、洗剤などの多くの一般的な製品から放出される炭素ベースの分子です。事務用品や手芸用品。 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もたらす可能性があります。この問題に対処するために、博士は、 .D. 学生で研究主任著者のジェン・リュー氏は、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た。 実験の結果、彼女のアプローチは表面汚染を少なくとも 6 週間効果的に防止し、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部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、容器が密閉されたときに容器内の空気中の VOC がより多くの金属原子を利用できるようになります。「テクスチャリングにより、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。言った。 「VOCはコンテナ壁の表面に引き寄せられるので、内部に保管されている他の物体もきれいな状態に保たれます。」彼女は、汚染物質を蓄積するために事前に洗浄した広い表面を使用するというアイデアは50年前に提案されましたが、ほとんど注目されなかったと述べました。 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、自分たちのアプローチが、密封されたペトリ皿や最新鋭の真空デシケーターなどの他のアプローチよりも、保管材料の表面をVOCが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、実験を行い、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た。この研究は、ライス大学の共有機器局、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、および建物イノベーションフェローシップの支援を受けた。エネルギー省から (DE-SC0014664)。