Rekordowo długie nanowłókna z cząsteczek tłuszczów

Japońscy naukowcy stworzyli rekordowo długie, supramolekularne włókna z cząsteczek będących pochodnymi tłuszczów. Włókna o długości 1 metra, które powstały w kanalikach mikrofluidalnych używanych w technice lab-on-a-chip mogą znaleźć zastosowanie do produkcji polimerów przewodzących.

Superdługie włókna z cząsteczek tłuszczów powstały w kanalikach mikrofluidalnych, w których ich wzrost następował w otoczeniu żelu z wodorostów utrzymującym powstającą strukturę.

Supramolekularne żele otrzymuje się zwykle w całości w jednym naczyniu, co oznacza powstanie plątaniny nanowłókien, w której pomiędzy włóknami tworzą się wiązania wodorowe, oddziaływania pomiędzy orbitalami pi oraz siły van der Waalsa. Aby zapobiec takiemu ich splątaniu naukowcy z Uniwersytetu Tokio przygotowali nanowłókna w mikrokanalikach.

W pierwszym etapie procesu mieszanina monomeru została wprowadzona do mikrokanalika, następnie dodano roztwór agaru jako cieczy osłonowej, a w kolejnym kroku roztwór chlorku wapnia, który zapoczątkował proces żelowania. W tym procesie bardzo ważne jest szybkie zżelowanie zolu alginowego z jonami chlorku wapnia.

Z użyciem barwników tłuszczowych i fluorescencyjnych nanocząstek zwizualizowano otrzymane włókno oraz otaczającą je otoczkę żelową, które zaobserwowano za pomocą mikroskopu optycznego. Obserwacja wykazała, że dzięki laminarnemu przepływowi składników przez mikrokanalik otrzymano nanowłókno o wysokim stopniu uporządkowania, jedynie w miejscach gdzie nie doszło do zżelowania otoczki bardzo kruche. Włókno o długości 1 m otrzymano poprzez podawanie w odpowiednim tempie i stężeniu składników do mikrokanalika, a następnie ostrożne odbieranie włókna, podobnie jak ma to miejsce przy zwykłym wytłaczaniu włókien z tworzyw sztucznych.

Otrzymane włókno posłużyło jako „rusztowanie” dla włókna polimeru przewodzącego – polianiliny, który otrzymano w wyniku polimeryzacji utleniającej. Gotowy polimer uwolniono za pomocą EDTA. Uzyskana polianilina miała przewodność na poziomie kilku nanoamperów, co wystarcza, aby posłużyła do budowy superdługich sensorów.

(pj)