Los ingenieros de la Universidad Rice han creado contenedores que pueden evitar que los compuestos orgánicos volátiles (COV) se acumulen en las superficies de los nanomateriales almacenados.

La tecnología de almacenamiento portátil y económica aborda un problema omnipresente en los laboratorios de ciencia de materiales y nanofabricación y se describe en un artículo publicado el 11 de julio en Nano Letters. .

"Los COV están en el aire que nos rodea todos los días", dijo el autor correspondiente del estudio, Daniel Preston, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Mecánica de Rice. "Se adhieren a las superficies y forman una capa, principalmente de carbono. No se pueden ver estas capas a simple vista, pero se forman, a menudo en cuestión de minutos, en prácticamente cualquier superficie expuesta al aire".

Los COV son moléculas a base de carbono que emiten muchos productos comunes, incluidos líquidos de limpieza, pinturas y suministros de oficina y manualidades. Se acumulan en interiores en concentraciones particularmente altas, y las finas capas de carbón que depositan en las superficies pueden obstaculizar los procesos industriales de nanofabricación, limitar la precisión de los kits de pruebas de microfluidos y producir confusión para los científicos que realizan investigaciones fundamentales en superficies.

Para abordar el problema, Ph.D. El estudiante y autor principal del estudio, Zhen Liu, junto con Preston y otros de su laboratorio, desarrollaron un nuevo tipo de contenedor de almacenamiento que mantiene los objetos limpios. Los experimentos demostraron que su enfoque previno eficazmente la contaminación de la superficie durante al menos seis semanas e incluso pudo limpiar las capas depositadas de VOC de superficies previamente contaminadas.

La tecnología se basa en una pared ultralimpia dentro del contenedor. La superficie de la pared interior está realzada con pequeñas protuberancias y hendiduras que varían en tamaño desde unas pocas millonésimas hasta unas pocas milmillonésimas de metro. Las imperfecciones microscópicas y nanoscópicas aumentan la superficie de la pared, lo que hace que más átomos metálicos estén disponibles para los COV en el aire que se encuentra dentro de los contenedores cuando están sellados.

"La textura permite que la pared interna del contenedor actúe como un material de 'sacrificio'", dijo Liu. "Los COV se depositan en la superficie de la pared del contenedor, lo que permite que otros objetos almacenados en el interior permanezcan limpios".

Dijo que la idea de utilizar una gran superficie previamente limpiada para acumular contaminantes se propuso hace 50 años, pero pasó desapercibida. Ella y sus colegas mejoraron la idea con métodos modernos de limpieza y nanotexturización de superficies. Demostraron, a través de una serie de experimentos, que su enfoque logró evitar que los COV cubrieran las superficies de los materiales almacenados que otros enfoques, incluidas las placas de Petri selladas y los desecadores de vacío de última generación.

El grupo de Preston se basó en sus experimentos y desarrolló un modelo teórico que caracterizaba con precisión lo que sucedía dentro de los contenedores. Preston dijo que el modelo les permitirá perfeccionar sus diseños y optimizar el rendimiento del sistema en el futuro.

Más información: Zhen Liu et al, Mitigación de la contaminación con almacenamiento ultralimpio habilitado para nanoestructuras, Nano Letters (2023). DOI:10.1021/acs.nanolett.3c00626

Información de la revista: Nanoletras

Proporcionado por la Universidad Rice