新技术允许研究人员使用低强度磁体来控制嵌段共聚物

时间：2022-01-18 10:25:02 来源：

耶鲁工程和应用科学学院的工程师已经发现了一种改变自组装聚合物的技术，其允许它们的结构精确地使用小的低成本磁铁来控制。结果意味着它们可以在Hobby Store购买20美元购买的高领域200,000美元的磁铁，但仍然达到相同的结构控制水平。

通过称为嵌段共聚物形成的材料形成的自组装纳米结构的取向对于实现广泛的应用是至关重要的，例如开发新一代高性能过滤系统，使得清洁水更易接近。在这方面，磁场提供的承诺，但嵌段共聚物的场比对迄今为止昂贵而复杂，因为它需要使用大约5特斯拉的非常大的领域。这与用于在大型强子撞机的粒子梁转向粒子梁的领域并不是那么强烈，但比典型的MRI强。

但是，由于化学与环境工程副教授的Chinedum Osuji实验室开发了一种新的技术，现在可以使用小型20美元永久磁铁来实现相同的结构控制，而不是更大，肋骨超级导电电磁铁。本周在国家科学院（PNA）的诉讼程序中发表了研究结果。

当任何材料或物质经历有序转变时，它往往会产生晶粒的小晶体 - 具有不同的取向。思考，例如，水冻结成冰。俄勒冈州的实验室有助于先导使用高强度磁场以均匀地对齐嵌段共聚物中的这种谷物，以定制现有性质，或为各种应用创造新的有用特性。颗粒的响应类似于磁场中的罗盘针的对准。

然而，对于一种特定类型的嵌段共聚物，称为液晶嵌段共聚物（LC BCP），似乎是实现对准的更容易的方法。Osuji的实验室的研究人员发现，通过将称为颗粒的小液晶分子添加到系统中，它们可以显着增加使材料能够响应或对准的晶粒的尺寸，或者对准更低的强度磁场。

“从过去的经验中，我们知道这些LC BCP材料在添加蛋白质时越柔软，并且由于这篇论文的实验室和领导作者的副教育科学家Manesh Gopinadhan说。他们不知道的是，介质添加将扩大谷物并减少对高强度磁场的需求。所需的介源性添加剂的量足够小，以至于它不会改变材料的性质。

“所以如果你想控制自组装结构来制造膜，而不是使用200,000美元的磁铁和所有这些复杂性，你可以使用20美元的磁铁，”奥努吉说。

这少了10,000倍。使用低成本永久磁铁进行易于进行的开展研究将使这种研究更加普遍。

“使用这些实验，传统上是要求与其他分析工具配对的大型和昂贵的磁铁，”俄勒冈州说。“这种要求限制了该领域的活动水平，只有少数人可以访问专业的高场磁铁。我们希望其他研究人员将采用我们开发的方法，我们意识到他们可以与他们的材料一起使用以探索新的物业或应用程序。“

出版物：MANESH GOPINADHAN等，“使用低强度磁场控制嵌段共聚物中的取向顺序”，“2017年PNAS; DOI：10.1073 / pnas.1712631114

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