Des chercheurs de la Texas A&M University ont trouvé un moyen de contrôler la charge des nanoparticules à une interface à deux liquides pour créer un système plus stable dans lequel sa charge peut également être commutée et contrôlée. La possibilité de modifier la charge des nanoparticules à une interface à deux fluides se traduirait par une surface qui pourrait s’adapter à de nombreuses applications différentes, telles que : B. une action anti-incendie plus durable et même une libération contrôlée de certains médicaments.
« Sur la base de cette idée, nous avons proposé un concept selon lequel ce sera un matériau sensible au pH. Si nous modifions le pH, nous pouvons contrôler la diffusion moléculaire », a déclaré le Dr. Qingsheng Wang, professeur agrégé au département de génie chimique Artie McFerrin et titulaire de la bourse de recherche George Armistead ’23 à Texas A&M.
Les recherches de l’équipe ont été publiées dans le Journal of the American Chemical Society. Matériaux et interfaces appliqués ACS.
Une émulsion est un mélange de deux ou plusieurs liquides incompatibles et non miscibles, similaires à l’huile et à l’eau, qui peuvent être stabilisés par l’interférence de particules solides. Ces particules solides se fixent étroitement à l’interface fluide-fluide, comme les couloirs de nage dans une piscine, pour empêcher la coalescence. Ce processus est connu sous le nom d’émulsion de Pickering.
Le succès de ce système est finalement rendu possible par l’utilisation de points quantiques de graphène (GQD) aux propriétés zwitterioniques. En utilisant plusieurs feuilles GQD empilées ensemble, l’équipe de recherche est capable non seulement de stabiliser l’émulsion, mais également de contrôler la diffusion moléculaire à l’interface en ajustant le pH, un peu comme en actionnant un interrupteur. Ensemble, ces feuilles mesurent moins de 5 nanomètres d’épaisseur. A titre de comparaison : le cheveu humain moyen mesure entre 80 000 et 100 000 nanomètres de large.
Les GQD fonctionnalisés sont composés de matériaux nanocarbonés à structure zwitterionique formés de nanoparticules qui contiennent une quantité égale de charges positives et négatives tout en restant électroniquement neutres. Une fois les nanoparticules ajoutées à l’interface, elles séparent les deux liquides en rendant un côté hydrophobe et l’autre côté hydrophile.
Ce montage électronique permet également de contrôler le pH global de l’interface. En ajustant les niveaux de pH, ces GQD peuvent être affinés pour bloquer et débloquer une interface huile-eau. Changer les nanoplaquettes à la même charge à l’interface signifie qu’elles sont décomposées, créant un système d’émulsion plus stable.
« Cela nous aidera à développer un bon système d’extinction d’incendie à haute performance. De plus, puisque nous pouvons contrôler la libération, cela pourrait être prometteur pour l’administration de médicaments et la récupération améliorée du pétrole », a déclaré Wang. « Habituellement, c’est très difficile. Et parfois, lorsque nous pouvons contrôler la libération mais que le système lui-même n’est pas stable, peut-être qu’un ou deux cycles seulement peuvent être effectués avant que le système ne s’effondre.
L’équipe de recherche est composée du doctorant en génie chimique Rong Ma et de l’ancien doctorant en génie chimique Dr. Minxiang Zeng, maintenant chercheur scientifique à l’Université de Notre Dame, et le Dr. Dali Huang, maintenant ingénieur de procédés chez Formosa Plastics Corporation.
sources de l’histoire :
Matériel fourni par Université A&M du Texas. Écrit à l’origine par Alleynah Veatch Cofas. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.