Новий наноматериал діє як молекулярний термометр

Клітини людини мають різні білки, які діють як канали для заряджених іонів. У шкірі

іонні канали покладаються на тепло, щоб керувати потоком частинок, який і генерує електричні сигнали, які людина використовує для вимірювання температури навколишнього середовища.

Натхненні цими біологічними сенсорами, дослідники KAUST підготували з'єднання карбіду титану (Ti3C2Tx), відоме як MXene.
MXenes - це клас двовимірних неорганічнихз'єднань. Ці матеріали складаються з шарів товщиною в кілька атомів карбідів, нітридів або карбонітридів перехідних металів. Кожен шар покритий негативно зарядженими атомами, такими як кисень або фтор.

Ці групи діють як роздільники, що розділяють сусідні нанолисти, дозволяючи молекулам води проникати в міжплощинні канали. Канали між шарами MXene вже, ніж один нанометр.

Дослідники використовували дифракциюрентгенівських променів і сканує електронну мікроскопію, щоб вивчити нове з'єднання, і виявили, що додавання води до матеріалу трохи розширює канали між шарами. Коли матеріал стосувався розчину хлориду калію, проходи були досить великими, щоб дозволити позитивно заряджених іонів калію проходити через MXene, але блокували проходження негативних іонів хлору.

Команда вчених створила невеликий пристрій,що містить MXene, і виставила один кінець на сонячне світло. MXenes особливо ефективні при поглинанні сонячного світла і перетворенні цієї енергії в тепло. Що виникає в результаті підвищення температури спонукало молекули води і іони калію протікати через наноканали від більш холодного кінця до теплішого. Цей термоосмотіческій потік викликав зміна напруги, порівнянне з тим, яке спостерігається в біологічних іонних каналах, чутливих до температури. В результаті пристрій може надійно визначати зміни температури менш ніж на 1 ° С.

Читати також

На 3 день хвороби більшість хворих COVID-19 втрачають нюх і часто страждають нежиттю

Подивіться на найближчі знімки поверхні Сонця

Льодовик «Судного дня» виявився небезпечніше, ніж думали вчені. розповідаємо головне