Исследователи разработали новый метод, который сокращает время создания однородных наноструктур из полимеров с нескольких дней до трех минут. Сначала в непрерывном потоке жидкостей ученые формируют «зародыши» наночастиц. Затем эти зародыши при охлаждении самопроизвольно организуются в четкие структуры. Это позволяет производить идентичные наноматериалы крупными партиями. Технология открывает перспективы для медицины (точечная доставка лекарств), энергетики (солнечные батареи) и катализа химических реакций. Метод может обеспечить стабильное качество продукции и масштабируемость производства, что ранее было невозможно. Исследование опубликовано в журнале Nature Chemistry.
Современное производство наноструктур из полимеров — это сложный и длительный процесс. Он занимает несколько дней или даже недель. Ученые должны тщательно смешивать и обрабатывать полимеры, чтобы получить нужные наночастицы. Обработка полимеров часто требует ручного контроля и точных условий, что делает технологию трудоемкой. Процесс начинается с создания специальных «зародышей» — крошечных заготовок, из которых будут расти наночастицы. Затем эти зародыши собираются в нужные структуры, что требует много времени и тщательного наблюдения. Такой медленный процесс делает производство наноструктур дорогим и малореализуемым в больших объемах.
Исследователи разработали новую методику, которая позволяет быстро создавать «зародыши» наночастиц. Для этого они насыщают полимерные растворы в непрерывном потоке жидкостей. Раствор становится настолько концентрированным, что начинают образовываться «зародыши».
Затем начинается процесс кристаллизации с этими «зародышами», при котором частицы самостоятельно собираются в нужные структуры. Это происходит благодаря механизму самоорганизации, который позволяет частицам формировать правильные формы без внешнего вмешательства. Благодаря этому производство наноструктур занимает всего три минуты (общая производительность: 132 мг/час), тогда как раньше на это уходили целые недели. Технология позволяет производить наночастицы быстро, точно и в больших количествах, что открывает новые возможности для применения в медицине, энергетике и других областях.
«Наша стратегия быстрого замораживания — это ключевая инновация, которая позволяет нам добиться быстрого и равномерного формирования "зародышей". Этот прорыв открывает новые возможности для масштабируемого синтеза наноматериалов», — отметил Лайхуэй Сяо из Бирмингемского университета.
«Это исследование является значительным скачком в области производства наноматериалов. Благодаря значительному сокращению времени обработки и увеличению производительности, мы можем производить наноструктуры в больших масштабах, что ранее было невозможно», — добавляет Рэйчел К. О'Рейли из Бирмингемского университета.
Полученные полимерные наноматериалы могут быть использованы в разных областях, например в медицине. Они позволяют доставлять лекарства прямо в нужные клетки, что может сделать лечение рака и других заболеваний более эффективным. Кроме того, быстрое производство этих наноструктур открывает новые возможности в области энергетики. Их можно использовать для создания материалов для солнечных батарей и других технологий, работающих на возобновляемой энергии.
Автор: Оксана Гриценко.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
