Araştırmacılar, Selüloz Nanokristallerini Kolayca Kurutmak, Yeniden Dağıtmak için Mekanizmaları Ortaya Çıkardı
Fotoğraf : Delaware Üniversitesi’nde şu anda kimya mühendisliği yüksek lisans öğrencisi ve Sheikhi Araştırma Grubu’nun eski üyesi ilk yazar Breanna Huntington (solda), bir fırında kurutmak için tüylü selüloz nanokristallerinden bir numune hazırlıyor. Ortak yazarlardan Penn State kimya mühendisliği doktora öğrencisi Mica Pitcher (ortada), ve Penn State kimya mühendisliği yardımcı doçenti Amir Sheikhi (sağda).
Selüloz nanokristalleri bitki selülozu gibi doğal kaynaklardan elde edilen biyo bazlı nanomalzemeler su arıtma, paketleme, doku mühendisliği, elektronik, antibakteriyel kaplamalar ve çok daha fazlasında kullanımları açısından değerlidir. Materyaller, biyo bazlı olmayan materyallere sürdürülebilir bir alternatif sağlasa da, onları sıvı içinde taşımak endüstriyel altyapıları vergilendirir ve çevresel etkilere yol açar.
Penn State kimya mühendisliği araştırmacılarından oluşan bir ekip, nanokristalleri kurutma mekanizmalarını inceledi ve nanokristalleri sulu ortamlarda yüksek oranda yeniden dağılabilir hale getirmek için tam işlevselliklerini korurken, depolamalarını ve taşımalarını kolaylaştırmak için nanoteknoloji önerdi. Sonuçlarını Biomacromolecules dergisinde yayınladılar. Çalışma aynı zamanda 17 Ocak tarihli dergi kapağında da yer alacak.
Delaware Üniversitesi’nde şu anda kimya mühendisliği doktora öğrencisi ve Penn State’te bir lisans öğrencisiyken Sheikhi Araştırma Grubu eski üyesi olan, ortak yazar Breanna Huntington, “Tüylü nanokristalleri nasıl alıp fırınlarda kurutabileceğimize ve farklı iyonlar içeren solüsyonlarda yeniden dağıtabileceğimize baktık” dedi. “Daha sonra işlevlerini geleneksel, tüylü olmayan selüloz nanokristallerle karşılaştırdık.”
Nanokristallerin uçlarında tüy olarak bilinen negatif yüklü selüloz zincirleri bulunur. Yeniden nemlendirildiğinde, tüyler birbirini iter ve ayrılır, elektrosterik itmenin bir sonucu olarak bir sıvı içinde tekrar dağılır – bu terim, yüke dayalı veya elektrostatik ve serbest hacme bağlı veya sterik anlamına gelir.
Penn State kimya mühendisliği ve biyomedikal mühendisliği yardımcı doçenti olan ilgili yazar Amir Sheikhi, “Nanokristallerin tüylü uçları, sulu bir ortama yerleştirildiğinde negatif olarak yüklenecek ve birbirlerini itecek şekilde nanomühendislik yapılmıştır” dedi. “Maksimum işleve sahip olmak için, nanokristaller ayrı, bireysel parçacıklar olmalı, kuru olduklarında oldukları gibi birbirine zincirlenmiş olmamalıdır.”
Tüylü parçacıklar yeniden dağıtıldıktan sonra, araştırmacılar bunları test etti ve boyutlarını ve yüzey özelliklerini ölçtüler ve özelliklerinin ve performanslarının hiç kurutulmamış olanlarla aynı olduğunu buldular. Ayrıca parçacıkların farklı tuzluluk ve pH seviyelerine sahip çeşitli sıvı karışımlarda iyi performans gösterebildiğini ve stabilitelerini koruyabildiğini buldular.
Sheikhi’nin gözetiminde Penn State kimya doktora öğrencisi Mica Pitcher, “Tüylü nanokristaller, sert ortamlarda işlevsel kaldıkları ve geniş bir uygulama yelpazesinde kullanılabildikleri için uygun olan yüksek tuz konsantrasyonlarında bile yeniden dağılabilirler” dedi. “Bu çalışma, katkı maddesi veya enerji yoğun yöntemler kullanmadan nanoselülozların sürdürülebilir ve büyük ölçekli işlenmesini kolaylaştırabilir.”
Penn State Mühendislik Fakültesi Lisans Öğrencileri için Yaz Araştırma Deneyimleri programı ve NASA Pennsylvania Uzay Hibe Konsorsiyumu lisansüstü burs programı bu çalışmayı destekledi.
Kaynak : sciencedaily.com