Gli ingegneri della Rice University sviluppano una tecnologia di archiviazione che mantiene pulite le nanosuperfici

Feb 14, 2024

Gli ingegneri della Rice University hanno creato contenitori in grado di impedire l'accumulo di composti organici volatili (COV) sulle superfici dei nanomateriali immagazzinati. La tecnologia di stoccaggio portatile ed economica affronta un problema onnipresente nei laboratori di nanoproduzione e scienza dei materiali ed è descritta in un articolo pubblicato questa settimana su la rivista Nano Letters dell'American Chemical Society. "I COV sono nell'aria che ci circonda ogni giorno", ha detto l'autore corrispondente dello studio Daniel Preston, un assistente professore presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica della Rice. “Si attaccano alle superfici e formano un rivestimento, principalmente di carbonio. Non puoi vedere questi strati ad occhio nudo, ma si formano, spesso in pochi minuti, praticamente su qualsiasi superficie esposta all'aria. "I COV sono molecole a base di carbonio emesse da molti prodotti comuni, inclusi liquidi detergenti, vernici e forniture per ufficio e artigianato. Si accumulano all'interno in concentrazioni particolarmente elevate e i sottili strati di carbonio che depositano sulle superfici possono ostacolare i processi di nanofabbricazione industriale, limitare l'accuratezza dei kit di test microfluidici e creare confusione per gli scienziati che conducono ricerche fondamentali sulle superfici. Per affrontare il problema, Ph .D. lo studente e autore principale dello studio Zhen Liu, insieme a Preston e altri del suo laboratorio, ha sviluppato un nuovo tipo di contenitore che mantiene puliti gli oggetti. Gli esperimenti hanno dimostrato che il suo approccio previene efficacemente la contaminazione superficiale per almeno sei settimane e potrebbe persino pulire gli strati depositati di COV da superfici precedentemente contaminate. La tecnologia si basa su una parete ultrapulita all'interno del contenitore. La superficie della parete interna è arricchita da minuscole protuberanze e avvallamenti di dimensioni variabili da pochi milionesimi a pochi miliardesimi di metro. Le imperfezioni microscopiche e nanoscopiche aumentano la superficie della parete, rendendo più atomi di metallo disponibili ai COV presenti nell'aria all'interno dei contenitori quando sono sigillati. "La struttura consente alla parete interna del contenitore di agire come un materiale 'sacrificale'", Liu disse. "I COV vengono trascinati sulla superficie della parete del contenitore, consentendo agli altri oggetti immagazzinati all'interno di rimanere puliti." Ha affermato che l'idea di utilizzare un'ampia superficie prepulita per accumulare sostanze inquinanti è stata proposta 50 anni fa, ma è passata in gran parte inosservata. Lei e i suoi colleghi hanno migliorato l’idea con metodi moderni di pulizia e nanostrutturazione delle superfici. Hanno dimostrato, attraverso una serie di esperimenti, che il loro approccio ha svolto un lavoro migliore nel prevenire i COV dal rivestimento delle superfici dei materiali immagazzinati rispetto ad altri approcci, comprese le piastre di Petri sigillate e gli essiccatori sotto vuoto all'avanguardia. Il gruppo di Preston ha costruito sulla sua esperimenti, sviluppando un modello teorico che caratterizzasse accuratamente ciò che accadeva all'interno dei contenitori. Preston ha affermato che il modello consentirà loro di perfezionare i propri progetti e ottimizzare le prestazioni del sistema in futuro. La ricerca è stata supportata dalla Shared Equipment Authority della Rice, dalla Rice University Academy of Fellows, dal Programma di istruzione avanzata della Guardia costiera degli Stati Uniti e da una borsa di studio per l'innovazione negli edifici. del Dipartimento dell'Energia (DE-SC0014664).