Nanocrystals baru memberikan sentuhan kecil pada material yang berguna
Physics

Nanocrystals baru memberikan sentuhan kecil pada material yang berguna

Jenis partikel kecil yang baru adalah masalah besar di laboratorium kimiawan UO Carl Brozek.

Mahasiswa pascasarjana Checkers Marshall dari laboratorium Brozek. Kredit gambar: Universitas Oregon

Dia dan timnya telah membuat jenis bahan berpori serbaguna yang disebut kerangka logam-organik, atau MOF, menjadi nanocrystals—bentuk yang lebih mudah digunakan di luar lab. Nanopartikel seperti ini memiliki berbagai aplikasi potensial, mulai dari pelapis permukaan yang dapat menyimpan muatan listrik, hingga filter yang menghilangkan kontaminan dari udara atau air.

Nanocrystals adalah MOF terkecil dan paling stabil yang pernah dibuat, kata Brozek. Dan mereka memiliki serangkaian sifat yang menarik—terutama, mereka dapat menghantarkan listrik, dan mereka berperilaku berbeda tergantung pada ukuran partikel yang tepat.

kristal nano.  Kredit gambar: Universitas Oregon

kristal nano. Kredit gambar: Universitas Oregon

“Ini benar-benar terasa seperti kami telah memecahkan sesuatu yang baru,” kata Brozek. Dia dan timnya, yang dipimpin oleh mahasiswa pascasarjana Checkers Marshall, melaporkan kemajuan mereka dalam pra-cetak yang diposting ke situs penelitian ChemRxiv.

MOF adalah bahan seperti spons yang terbuat dari ion logam, seperti besi atau seng, yang dihubungkan bersama dengan molekul kecil berbasis karbon. Seperti balok keju swiss yang berlubang, MOF memiliki kantong dan celah yang memberi mereka luas permukaan yang sangat tinggi. Itu membuatnya berguna untuk aplikasi yang melibatkan penangkapan molekul tertentu, seperti karbon dioksida dari atmosfer atau timbal dalam air minum, karena ada banyak ruang untuk molekul target tersebut untuk menempel. Dan membuatnya berukuran nano akan sangat praktis untuk ditingkatkan dan digunakan secara industri, karena partikel kecil dapat disuspensikan dalam larutan dan kemudian, seperti cat, digunakan untuk melapisi permukaan secara merata.

Tetapi menjadikan MOF sebagai partikel nano telah menjadi tantangan yang berkelanjutan, kata Brozek.

Jadi labnya menemukan solusi. “Saat Kemenkeu mencoba tumbuh, kami mengelabuinya,” katanya.

MOFs terbentuk melalui serangkaian reaksi kimia yang menggabungkan ion logam dengan molekul penghubung. Tim Brozek menambahkan bahan ketiga: molekul yang meniru penghubung, tapi itu hanya bisa mengikat sesuatu di satu ujung. Seperti potongan tepi pada teka-teki gambar, mereka bertindak seperti jalan buntu untuk MOF yang sedang tumbuh, memastikannya tetap kecil.

“Salah satu hal yang sangat menarik tentang makalah kami adalah, kami tidak hanya membuat MOF khusus ini sebagai kristal nano, tetapi juga salah satu MOF terkecil yang pernah dibuat,” kata Brozek.

Nanopartikel ini, terbuat dari triazolat besi, dapat beradaptasi: mereka berperilaku berbeda pada ukuran yang berbeda dan bahkan pada suhu yang berbeda. Itu membuka berbagai kemungkinan, kata Brozek – para ilmuwan dapat “menyetel” bahan untuk berperilaku dengan cara tertentu, dengan menyesuaikan ukuran partikel nano atau suhu lingkungan. Dan mereka dapat menggunakan pendekatan serupa untuk merancang kristal nano MOF lainnya dengan kombinasi ion logam dan molekul penghubung yang berbeda.

“Pekerjaan ini cukup mendasar saat ini,” kata Marshall. “Saya pikir hal yang paling penting adalah bahwa kita mampu mensintesis nanopartikel ini dan mereka menunjukkan sifat yang bergantung pada ukuran yang belum pernah diamati sebelumnya. Kedua pengembangan ini akan membantu mengadaptasi cara kami menerapkan MOF di perangkat yang ada serta memanfaatkan ketergantungan ukurannya dalam teknologi masa depan.”

Brozek dan timnya sudah menjajaki aplikasi potensial, baik untuk nanopartikel besi triazolat dan variasi lainnya.

“Sekarang kami dapat membuat film dari bahan-bahan ini, ada kemungkinan nyata bahwa kami dapat membuat membran yang berguna di dunia nyata,” kata Brozek. Misalnya, nanopartikel MOF yang melapisi permukaan dapat menangkap molekul karbon dioksida yang seharusnya dilepaskan ke atmosfer. Atau partikel dapat direkayasa untuk menempel pada kontaminan dalam air.

“Ini hanya satu MOF,” kata Brozek. “Perlu banyak laboratorium untuk menjelajahi bidang ilmu yang sama sekali baru ini.”

Sumber: Universitas Oregon



Posted By : hk prize