Un gruppo di ricerca collaborativo ha fabbricato una struttura a forma di pallone da calcio utilizzando l'assemblaggio bordo a bordo di materiali semiconduttori 2D. La ricerca è stata pubblicata sulla copertina dell'edizione online dell'Angewandte Chemie International Edition diario.
Il gruppo di ricerca, guidato dal professor In Su Lee e dal Ph.D. il candidato Sun Woo Jang del Dipartimento di Chimica dell'Università di Scienza e Tecnologia di Pohang (POSTECH), insieme al Professor Kwangjin An del Dipartimento di Energia e Ingegneria Chimica dell'Istituto Nazionale di Scienza e Tecnologia di Ulsan (UNIST), ha controllato con successo l'interazione tra i bordi dei nanofogli di silice 2D (2D-SiNS) per creare una struttura simile a un pallone da calcio.
La struttura planare dei nanofogli 2D mostra proprietà meccaniche e ottiche uniche, che li rendono versatili in dispositivi semiconduttori, catalizzatori, sensori e molti altri settori. La forte attrazione delle forze intermolecolari (van der Waals) tra i fogli generalmente si traduce in una struttura in cui le facce sono in contatto diretto, compromettendo la stabilità meccanica per la funzionalità catalitica.
Nello studio, il gruppo di ricerca ha sviluppato una tecnica di assemblaggio edge-to-edge per 2D-SiNS. Nel caso di 2D-SiNS, la distribuzione della carica varia in base alla curvatura della superficie o alle caratteristiche strutturali e, in genere, la regione del bordo è sensibile alle differenze nella distribuzione della carica.
Il gruppo di ricerca ha sfruttato questa proprietà per indurre interazioni tra i bordi di 2D-SiNS. A differenza del tradizionale assemblaggio faccia a faccia, questa tecnica si concentra sull'assemblaggio dei bordi.
Questa svolta ha permesso ai ricercatori di assemblare 2D-SiNS in strutture cave a forma di pallone da calcio, dimostrando eccezionale stabilità meccanica e durata anche in condizioni difficili, comprese temperature elevate e vari solventi. Inoltre, questa struttura ha impedito l'aggregazione involontaria di nanostrutture e ha inibito la formazione di coke, che impedisce l'attività catalitica.
Tali caratteristiche strutturali hanno aumentato significativamente l'area superficiale 2D-SiNS assemblata, migliorando l'efficienza delle reazioni catalitiche e facilitando il movimento regolare dei reagenti. È importante sottolineare che, se sottoposto a reazioni continue ad alte temperature, ha dimostrato un'attività catalitica e una durata eccezionali nella produzione di idrogeno e monossido di carbonio da metano e anidride carbonica.
Il ricercatore principale dello studio, il professor In Su Lee, ha dichiarato:"Sono lieto non solo della migliore comprensione dell'assemblaggio di materiali su scala nanometrica, ma anche del fatto che stiamo aprendo la strada allo sviluppo di nanomateriali 2D stabili e funzionali". P>
Ulteriori informazioni: Sun Woo Jang et al, Assemblaggio simile a un pallone da calcio di nanofogli di silice 2D orientati da bordo a bordo:un promettente supporto catalitico per il reforming ad alta temperatura, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI:10.1002/anie.202316630
Fornito dall'Università della Scienza e della Tecnologia di Pohang
