Новости химической науки > Целлюлоза для «интеллектуальных окон»

С помощью нанокристаллической целлюлозы [nanocrystalline cellulose (NCC)], полученной из древесной пульпы, исследователи из Канады впервые смогли получить мезопористые нематические хиральные материалы на основе оксида кремния.

Полученные материалы могу найти применение в качестве настраиваемых отражательных фильтров для «интеллектуальных окон», элементов оптических сенсоров и хиральных катализаторов.

Исследователи из группы Марка МакЛохлана (Mark MacLachlan) из Университета Британской Колумбии использовали водный коллоидный раствор нанокристаллической целлюлозы и прекурсоров из оксида кремния и обнаружили, что в широком диапазоне значения pH оксид кремния образует хиральные структуры со спиралевидными порами диаметром 4-5 нанометров [1].

Изменение размеров пор позволяет получать пленки с различной окраской, добавление капли воды приводит к тому, что пленки становятся прозрачными. (Рисунок из Nature, 2010, DOI: 10.1038/nature09540)

Мезопористые материалы на основе оксида кремния получали и ранее, однако получение хиральных материалов такого типа всегда представляло собой сложную задачу. Прежние попытки получения материалов подобного рода приводили к тому, что единственные удачные примеры сохраняли свои морфологические свойства в очень узком интервале pH. Новые структуры хиральны, так как поры в них образуются на матрице углеводных цепей целлюлозы.

Вивека Альфредссон (Viveka Alfredsson) из Университета Лунда (Швеция), также работающая в области получения мезопористых модификаций оксида кремния и их модификаций отмечает, что приятно увидеть, что для получения хирального мезопористого оксида кремния можно использовать дешевую и распространенную целлюлозу. Для других хиральных мезопористых структур из оксида кремния, полученных, например, Шунаем Че (Shunai Che), требуются более дорогие хиральные поверхностно-активные вещества [2].

Полученный Че материал также обладает пористой структурой, заполнение пор водой приводит к тому, что структура становится полностью прозрачной из-за того, что показатель преломления воды по значению очень близок значению показателя преломления воды, и различие между оптическими свойствами этих материалов нельзя отследить невооруженным глазом.

Полученные материалы обладают интересными оптическими свойствами. Происхождение окраски связано с тем, что материал селективно отражает свет с длиной волны, соответствующей шагу спирали поры, таким образом изменяя строение пор можно заставлять материалы отражать цвет с различной длиной волны.

Таким образом получается, что новые материалы могут быть настроены таким образом, что они будут отражать инфракрасное излучение, пропуская видимый свет – такие материалы могут использоваться в облицовке зданий для предотвращения потерь тепла. В настоящее время исследователи планируют использовать мезопористые материалы на основе оксидов кремния для получения хиральных нематических катализаторов и полупроводников.

Источники: [1] Nature, 2010, DOI: 10.1038/nature09540 [2] Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 2750-2768 (DOI: 10.1002/adfm.201000074)

метки статьи: #нанотехнологии, #неорганическая химия, #новые материалы, #физическая химия, #химия поверхности, #химия полимеров