由密苏里大学的研究团队开发的微观粘土材料,可能会成为未来合成材料化学的重要组成部分。这些被称为纳米粘土的材料使科学家能够根据研究者的具体需求,定制化学层以实现特定功能。这种材料在医学和环境科学等多个领域都有广泛的应用潜力。
一篇关于这项研究的论文已在《ACS应用工程材料》期刊上发表。
该项目的联合首席研究员、化学系副教授加里·贝克(Gary Baker)指出,这种材料的一个关键特性是其带电的表面。
贝克表示:“可以想象一个库什球,成千上万根橡胶线从球的中心向外延伸,每根橡胶线的末端都有一个带电的珠子。”
“这就像磁铁一样——带正电的物质会吸引带负电的物质。例如,带正电的纳米粘土可能会吸引一组带负电的有害氟化化学物质,如PFAS。或者,通过使纳米粘土带负电,它可以附着在镉等带正电的重金属离子上,帮助从污染水体中去除这些离子。”
除了电荷,每个纳米粘土还可以根据需要定制不同的化学成分,例如混合和匹配不同的部分。这使得它们能够用于设计生物医学成像的诊断传感器,或用于爆炸物和弹药的探测。
贝克说:“从本质上讲,这些纳米粘土代表了具有特定功能的化学构建块,它们被组装成极薄的二维微观薄片——比人类DNA链还要薄,比一张纸还要薄10万倍。”
“我们可以定制纳米粘土的表面化学成分和形状,以制造我们所需的任何东西。我们只是揭示了这些材料的冰山一角。”
二维材料备受关注,因为它们可以在大型物体的表面涂上一层薄薄的共形层,从而引入与底层物体截然不同的表面特性。
贝克表示:“通过混合和匹配不同的离子或金纳米粒子,我们可以快速设计出以前从未存在过的化学物质,定制越多,应用范围就越广。”
该研究的共同作者包括美国海军学院的Nathaniel Larm,佛罗里达海湾沿岸大学的Durghesh Wagle,以及密苏里大学的Piyuni Ishtaweera和Angira Roy。
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