Les ingénieurs de l'Université Rice développent une technologie de stockage qui maintient les nanosurfaces propres

Feb 14, 2024

Les ingénieurs de l'Université Rice ont créé des conteneurs qui peuvent empêcher les composés organiques volatils (COV) de s'accumuler à la surface des nanomatériaux stockés. La technologie de stockage portable et peu coûteuse répond à un problème omniprésent dans les laboratoires de nanofabrication et de science des matériaux et est décrite dans un article publié cette semaine dans "Les COV sont présents dans l'air qui nous entoure chaque jour", a déclaré l'auteur correspondant de l'étude, Daniel Preston, professeur adjoint au département de génie mécanique de Rice. « Ils s’accrochent aux surfaces et forment un revêtement principalement constitué de carbone. Vous ne pouvez pas voir ces couches à l'œil nu, mais elles se forment, souvent en quelques minutes, sur pratiquement toutes les surfaces exposées à l'air. » Les COV sont des molécules à base de carbone émises par de nombreux produits courants, notamment les liquides de nettoyage, les peintures et fournitures de bureau et d'artisanat. Ils s'accumulent à l'intérieur en concentrations particulièrement élevées, et les fines couches de crasse de carbone qu'ils déposent sur les surfaces peuvent entraver les processus industriels de nanofabrication, limiter la précision des kits de tests microfluidiques et créer de la confusion chez les scientifiques qui mènent des recherches fondamentales sur les surfaces. Pour résoudre le problème, Ph. .D. L'étudiant et auteur principal de l'étude, Zhen Liu, avec Preston et d'autres de son laboratoire, a développé un nouveau type de conteneur de stockage qui maintient les objets propres. Des expériences ont montré que son approche empêchait efficacement la contamination des surfaces pendant au moins six semaines et pouvait même nettoyer les couches déposées de COV sur des surfaces précédemment contaminées. La technologie repose sur une paroi ultra propre à l'intérieur du conteneur. La surface du mur intérieur est rehaussée de minuscules bosses et creux dont la taille varie de quelques millionièmes à quelques milliardièmes de mètre. Les imperfections microscopiques et nanoscopiques augmentent la surface de la paroi, rendant ainsi une plus grande partie de ses atomes métalliques disponibles aux COV présents dans l'air présent à l'intérieur des conteneurs lorsqu'ils sont scellés. « La texture permet à la paroi interne du conteneur d'agir comme un matériau « sacrificiel » », Liu dit. "Les COV sont attirés sur la surface de la paroi du conteneur, ce qui permet aux autres objets stockés à l'intérieur de rester propres." Elle a déclaré que l'idée d'utiliser une grande surface pré-nettoyée pour accumuler les polluants avait été proposée il y a 50 ans mais était passée largement inaperçue. Elle et ses collègues ont amélioré cette idée grâce à des méthodes modernes de nettoyage et de nanotexturation des surfaces. Ils ont montré, à travers une série d'expériences, que leur approche réussissait mieux à empêcher les COV de recouvrir les surfaces des matériaux stockés que d'autres approches, notamment les boîtes de Pétri scellées et les dessiccateurs sous vide de pointe. Le groupe de Preston s'est appuyé sur son expériences, développant un modèle théorique qui caractérisait avec précision ce qui se passait à l’intérieur des conteneurs. Preston a déclaré que le modèle leur permettra d'affiner leurs conceptions et d'optimiser les performances du système à l'avenir. La recherche a été soutenue par la Rice's Shared Equipment Authority, la Rice University Academy of Fellows, le United States Coast Guard Advanced Education Program et une bourse d'innovation dans les bâtiments. du ministère de l'Énergie (DE-SC0014664).