MAGAZIN ZA NAUKU, ISTRAIVANJA I OTKRIA
»  MENI 
 Home
 Redakcija
 Linkovi
 Kontakt
 
»  BROJ: 3
Godina I
Oktobar 2003.

»  IZBOR IZ BROJEVA
Br. 49
Jan 2012g
Br. 50
Mart 2012g
Br. 47
Juli 2011g
Br. 48
Oktobar 2011g
Br. 45
Mart 2011g
Br. 46
Maj 2011g
Br. 43
Nov. 2010g
Br. 44
Jan 2011g
Br. 41
Jul 2010g
Br. 42
Sept. 2010g
Br. 39
Mart 2010g
Br. 40
Maj 2010g.
Br. 37
Nov. 2009g.
Br.38
Januar 2010g
Br. 35
Jul.2009g
Br. 36
Sept.2009g
Br. 33
Mart. 2009g.
Br. 34
Maj 2009g.
Br. 31
Nov. 2008g.
Br. 32
Jan 2009g.
Br. 29
Jun 2008g.
Br. 30
Avgust 2008g.
Br. 27
Januar 2008g
Br. 28
Mart 2008g.
Br. 25
Avgust 2007
Br. 26
Nov. 2007
Br. 23
Mart 2007.
Br. 24
Jun 2007
Br. 21
Nov. 2006.
Br. 22
Januar 2007.
Br. 19
Jul 2006.
Br. 20
Sept. 2006.
Br. 17
Mart 2006.
Br. 18
Maj 2006.
Br 15.
Oktobar 2005.
Br. 16
Januar 2006.
Br 13
April 2005g
Br. 14
Jun 2005g
Br. 11
Okt. 2004.
Br. 12
Dec. 2004.
Br 10
Br. 9
Avg 2004.
Br. 10
Sept. 2004.
Br. 7
April 2004.
Br. 8
Jun 2004.
Br. 5
Dec. 2003.
Br. 6
Feb. 2004.
Br. 3
Okt. 2003.
Br. 4
Nov. 2003.
Br. 1
Jun 2003.
Br. 2
Sept. 2003.


 

» Glavni naslovi

Laboratorija SANDIA

Priredila: �aneta Arnautovi�

Istra�iva�i kreiraju nove materijale
Po uzoru na morske �koljke

Sandia istra�iva�i rade na razvoju slo�enih nanomaterijala koji su zapanjuju�e sli�ni mikrostrukturama diatoma i morskih �koljki. Ovi materijali nose u sebi potencijal za najrazli�itije primene.

Jun Liu, menad�er Odeljenja za hemijsku sintezu i nanomaterijale na Sandiji, ka�e da je cilj da se razviju op�ta nau�na znanja i tehnologija za pouzdanu i redovnu (dovoljno veliku) proizvodnju nanomaterijala na bazi ekolo�ki benignih hemijskih procesa.

Namera istra�iva�kog tima je da stvori uslove za pouzdanu i kontrolisanu proizvodnju materijala sa osobinama koje su od presudnog zna�aja za efikasnost materijala i uredaja. To uklju�uje sastav, veli�inu i oblik �estica, polo�aj, morfoiogiju �estica, povr�inu i hemijske veze.

Liu ka�e da su biohemijski procesi koji se koriste za izradu biomaterijala suvi�e slo�eni za sinteti�ke materijale. Istra�iva�ki tim svoje istra�ivanje zasniva na izu�avanju fizi�kih i hemijskih principa koji se nalaze u osnovi stvaranja prirodnih materijala, i radi na razvoju sinteti�kih na�ina za postizanje sli�ne strukturalne kontrole u proizvodnju nanomaterijala.

Veruje se da �e ovakve pro�irene i orijentisane nanostrukture na�i primenu u mikroelektronskim ure�ajima, kod hemijske i biolo�ke dijagnostike, katalize, i konverzije i skladi�tenja energije, uklju�uju�i photovoltaic �elije, baterije, otpornike i sredstva za skladi�tenje vodonika. Ove strukture tako�e imaju primenu kod displeja koji emituju svetlost, lekova i opti�kog skladi�tenja.

"Ve� smo dokazali izvrsne foto-kataliti�ke osobine i nove hemijsko-senzorske ure�aje sa na�im novim materijalima", ka�e Liu.

Tim je dokazao da ima punu kontrolu nad mestom i na�inom formiranja kristala selektinim aktiviranjem konkretne povr�ine koju �ele da koriste za spontanu proizvodnju slo�enih trodimenzionalnih struktura koje se ne mogu proizvoditi na drugi na�in.

"Na� interes nije da dupliciramo mehanizme koji postoje kod prirodnih materijala", ka�e Liu. "Niti �elimo da reprodukujemo biominerale."

Me�utim, dodaje Liu, neophodno je shvatiti karakter prirodne strategije i na osnovu toga nau�iti kako stvarati sli�ne strukture.

Strategije koje priroda koristi da stvara biomaterijale su drasti�no druga�ije od sinteti�kih pristupa. Prirodni materijali se proizvode na niskim temperaturama i ne proizvode zna�ajne koli�ine otpada. Morske �koljke i diatomi lu�e kalcijum i silikatne jone iz vode okeana i proizvode �vrsta tkiva za za�titu �ivih organizama.

Prirodni sistemi koriste sofisticirane proteinske molekule za precizno upravljanje morfologijom i pozicioniranjem biomaterijala da bi na taj na�in optimizirali osobine materijala kao �to je njihova mehani�ka snaga. Kao rezultat toga, stvaraju se vrlo kompleksne strukture, na primer kod diatoma, i to iz vrlo jednostavnih hemikalija kao �to je silikat. Silikat je, ka� e Liu, vrlo rasprostranjen kerami�ki materijal sa kojim se �esto vr�e laboratorijski eksperimenti.

Uop�teno govore�i, ka�e Liu, pro teini izvode dva bitna trika. Prvo, pro teini kontroli�u gde se mineral deponuje. Drugo, oni kontroli�u kako se stvaraju minerali. Kod crvenog abalonea, morskog pu�a, vodorastvorljivi proteini kontroli�u proces mineralizacije kalcijum karbonata. Neki od ovih proteina su odgovorni za formiranje kalcita stubnog oblika (prirodni oblik kalcijum karbonata), a drugi za formiranje plo�astih aragonita (neuobi�ajeni oblik kalcijum karbonata). Zajedni�ka aktivnost ovih proteina stvara visoko organizovane nanokompozitne materijale izra�ene od prostorno orijentisanih kalcitnih stubova i gusto postavljenih aragonit skih nano-plo�ica. Ovakva kombinacija daje najbolje mehani�ke osobine tvrdim tkivima.

Prvi korak u ovom procesu je da se shvati i kontroli�e hemija rastvora. Umesto da koristi visoke temperature, visoke koncentracije hemikalija, organske rastvara�e, tim je prou� avao niske temperature - znatno ispod ta�ke klju�anja vode i niske koncentracije hemikalija u eksperimentalnim uslovima u vodenim sredinama. Pod takvim uslovima tim je mogao bolje da prati brzinu rasta ovih materijala iz rastvora i da izbegne talo�enje koje se obi�no javlja.

Po�to uloga proteina koji usmeravaju minerale nije jo� u potpunosti obja�njena, i po�to se ona ne mo�e direktno primeniti na sinteti�ke materijale, koriste se jednostavni organski molekuli da bi se upravljalo rastom kristala. Tako�e se primenjuje kompjutersko modeliranje radi razumevanja na�ina na koji se organski molekuli vezuju za kristale.

"Proizvodnja ovakvih slo � enih nanostruktura je veoma velik izazov", ka�e Liu. "Ovo je veoma va�no novo polje istra� ivanja. Tu jo� mnogo �ta ostaje neshva�eno."

Ipak, ka�e Liu, proizvodnja nano materijala u principu ostaje veliki nau�ni i tehnolo�ki izazov. Skoro svi pristupi koji se sada koriste, podrazumevaju visoke temperature i slo�enu toksi�nu hemiju.

Za nas je sada izazov da do kraja shvatimo kako organski molekuli uti�u narast kristala. Liu ka�e da to nije izazov samo za sinteti�ke materijale, nego i problem za biomineralizaciju koja zahteva napore fizi�ara, hemi�ara, biologa i nau�nika koji izu�avaju materijale. Jo� jedan izazov je da se defini�u op�ta pravila koja �e biti osnova za proizvodnju razli�itih nano materijala.

Liu ka�e da je ovaj istra�iva�ki tim sada u procesu izrade instrumenata za kontrolu isporuke, difuzije i prenosa hemijskih vrsta u reakcionim komorama.

"Koristi � emo sve najsavremenije mogu�nosti koje Sandia ima da do�emo do precizne kontrole svih eksperimentalnih parametara," ka�e Liu. "Studije mikrofluida �e nam mo�da ukazati na neke metode za kontinuiranu prozvodnju �eljenih specifi�nih nanomaterijala, uklju�uju�i nano �estice, nano�ice i slo�ene nanostrukturisane slojeve."

Priredila: �aneta Arnautovi�

 

  back   top
» Pretrai SAJT  

powered by FreeFind

»  Korisno 
Bookmark This Page
E-mail This Page
Printer Versie
Print This Page
Site map

» Pratite nas  
Pratite nas na Facebook-u Pratite nas na Twitter - u  
»  Prijatelji Planete

 

Magazin za nauku, kulturu, istraivanja i otkria
Copyright © 2003 -2012. PLANETA