Ingenieros de la Universidad Rice desarrollan tecnología de almacenamiento que mantiene limpias las nanosuperficies

Feb 14, 2024

Los ingenieros de la Universidad Rice han creado contenedores que pueden evitar que los compuestos orgánicos volátiles (COV) se acumulen en las superficies de los nanomateriales almacenados. La tecnología de almacenamiento portátil y económica aborda un problema omnipresente en los laboratorios de ciencia de materiales y nanofabricación y se describe en un artículo publicado esta semana en la revista Nano Letters de la Sociedad Química Estadounidense. “Los COV están en el aire que nos rodea todos los días”, dijo el autor correspondiente del estudio, Daniel Preston, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Mecánica de Rice. “Se adhieren a las superficies y forman una capa, principalmente de carbono. No se pueden ver estas capas a simple vista, pero se forman, a menudo en cuestión de minutos, en prácticamente cualquier superficie expuesta al aire”. Los COV son moléculas a base de carbono que emiten muchos productos comunes, incluidos líquidos de limpieza, pinturas y suministros de oficina y manualidades. Se acumulan en interiores en concentraciones particularmente altas, y las finas capas de suciedad de carbono que depositan en las superficies pueden obstaculizar los procesos industriales de nanofabricación, limitar la precisión de los kits de pruebas de microfluidos y producir confusión entre los científicos que realizan investigaciones fundamentales en superficies. Para abordar el problema, Ph .D. El estudiante y autor principal del estudio, Zhen Liu, junto con Preston y otros de su laboratorio, desarrollaron un nuevo tipo de contenedor de almacenamiento que mantiene los objetos limpios. Los experimentos demostraron que su enfoque previno eficazmente la contaminación de la superficie durante al menos seis semanas e incluso pudo limpiar capas depositadas de VOC de superficies previamente contaminadas. La tecnología se basa en una pared ultralimpia dentro del contenedor. La superficie de la pared interior está realzada con pequeñas protuberancias y hendiduras que varían en tamaño desde unas pocas millonésimas hasta unas pocas milmillonésimas de metro. Las imperfecciones microscópicas y nanoscópicas aumentan la superficie de la pared, lo que hace que más átomos metálicos estén disponibles para los COV en el aire que está dentro de los contenedores cuando están sellados. "La textura permite que la pared interna del contenedor actúe como un material de 'sacrificio'", dijo Liu. dicho. "Los COV se depositan en la superficie de la pared del contenedor, lo que permite que otros objetos almacenados en el interior permanezcan limpios". Dijo que la idea de utilizar una gran superficie previamente limpiada para acumular contaminantes se propuso hace 50 años, pero pasó desapercibida. Ella y sus colegas mejoraron la idea con métodos modernos de limpieza y nanotexturización de superficies. Demostraron, a través de una serie de experimentos, que su enfoque logró prevenir mejor que los COV cubran las superficies de los materiales almacenados que otros enfoques, incluidas las placas de Petri selladas y los desecadores de vacío de última generación. El grupo de Preston se basó en su experimentos, desarrollando un modelo teórico que caracterizaba con precisión lo que sucedía dentro de los contenedores. Preston dijo que el modelo les permitirá refinar sus diseños y optimizar el rendimiento del sistema en el futuro. La investigación fue apoyada por la Autoridad de Equipos Compartidos de Rice, la Academia de Becarios de la Universidad de Rice, el Programa de Educación Avanzada de la Guardia Costera de los Estados Unidos y una beca de Innovación en Edificios. del Departamento de Energía (DE-SC0014664).