Новости химической науки > Полностью обратимая функционализация нанотрубок

Исследователи из Университета Иоганна Гутенберга в Майнце (Германия) разработали метод, с помощью которого можно осуществлять полностью обратимое связывание оксидов металлов с неорганическими нанотрубками.

Рисунок из Angewandte Chemie, 2010; DOI: 10.1002/anie.20100774

Недавно синтезированные нанотрубки из неорганических халькогенидов (WS2) демонстрируют интересные физические и химические свойства, благодаря которым они могут найти применение во множестве практических приложений. Например, халькогенидные нанотрубки отличаются ультравысокой прочностью по отношению к ударному воздействию, что позволяет рассматривать их в качестве идеальных кандидатов в материалы для изготовления пуленепробиваемых жилетов, защитных шлемов, бамперов для машин, компонентов высокопрочных клеев и другого оборудование для обеспечения безопасности. Халькогенидные нанотрубки в 4-5 раз прочнее стали, и в шесть раз прочнее кевлара; и сталь и кевлар в настоящее время являются наиболее популярными материалами для изготовления пуленепробиваемых жилетов и шлемов.

Помимо применения в изготовлении новых материалов и полимерных композиций халькогенидные нанотрубки могут быть использованы для изготовления наноэлектронных устройств, топливных элементов, мембран для ультратонкого фильтрования и катализа. Оптические свойства халькогенидных нанотрубок также допускают возможность их применения в нанолитографии или фотокатализе.

До настоящего времени одним из главных препятствий в применении халькогенидных нанотрубок является их значительная инертность к функционализации с помощью химической или биологической модификации. Очевидно, что потенциал возможного примнения халькогенидных нанотрубок в композитных материалах может быть расширен за счет улучшения связывания халькогенида с матрицей. Исследователи из Майнца предлагают новую стратегию для модификации, которая основана на применении металлооксидных наночастиц как универсальных «транспортных средств» для обратимой модификации халькогенидных нанотрубок.

Новый метод, в рамках которого происходит обратимое связывание халькогенидных нанотрубок с металлооксидными наночастицами, основан на принципе жестких и мягких кислот и оснований, сформулированном Пирсоном более четырех десятков лет назад для классификации кислот и оснований Льюиса. В соответствии с принципом ЖМКО кислоты и основания делятся на жесткие, мягкие и промежуточные.

Металлооксидные наночастицы «приклеиваются» к поверхности халькогенидных наночастиц. Металлооксидные частицы могут являться переносчиками функциональных соединений (например, полимеров или биологически активных молекул), играя, таким образом, роль клея, связывающего халькогенидную нанотрубку с органическим материалом. За счет варьирования размеров наночастиц и входящего в их состав металла, такой «клей» может быть специально разработан для каждого конкретного типа органического соединения.

До настоящего времени все методы связывания органических соединений с халькогенидными нанотрубками были необратимы – связавшись с халькогенидной нанотрубкой органические молекулы, уже не могли оторваться от нее.

Новый метод связывания органических соединений с халькогенидными нанотрубками обратим, и может использоваться в «умных материалах», меняющих свои свойства, в том числе и прочность, в результате внешнего воздействия. Результаты нового исследования также могут оказаться полезными для изучения фундаментальных вопросов, связанных с возникновением и реализации силы трения.

Источник: Angewandte Chemie, 2010; DOI: 10.1002/anie.20100774

метки статьи: #нанотехнологии, #неорганическая химия, #физическая химия, #химия поверхности