생체 분석 장치 및 기능성 복합재에서 그래 핀의 잠재적 인 응용은 최근에 큰 관심을 끌었다. 이들 응용 분야의 경우, 그래 핀은 종종 이온 및 바이오 (매크로) 분자를 함유하는 수성 시스템에 노출되거나 친밀한 접촉해야한다.
따라서 수성 매체에서 그래 핀의 표면 구조를 이해하는 것이 중요합니다. 생체 분자와 그래 핀의 상호 작용에 대한 여러 연구와 수성 매체에서의 유도체가보고되었다. 그러나, 이들 연구에 사용 된 방법은 묻힌 그래 핀-물 계면에서 흡착 된 분자 층에 대한 제한된 구조 정보를 제공했다.
.싱크로트론 X- 선 반사율 (XRR)은 그러한 묻힌 인터페이스에서 구조 정보를 풀기위한 정량적 기술이다. 우리의 최근 논문은 XRR을 사용하여 몇 가지 보완 적 방법과 함께 공기 중 동일한 배치의 그래 핀 샘플의 구조에 대해 전례없는 결과를보고하여 그래 핀 계면 구조를 프로브하기위한 XRR의 타당성을 더 보여줍니다. 이 연구에서 Synchrotron XRR (European Synchrotron 방사선 시설 Beamline BM28; Energy 14 KEV)이 적용되어 SIO 2 에서 CVD 그래 핀을 조사했습니다. (그래 핀 특성 및 응용에 대해 연구 커뮤니티에서 널리 사용), 그래 핀을 물에 담그고 포스페이트 완충 식염수 (PBS) 25-60 ℃에서 침지 시켰을 때. 접촉각 측정은 또한 그래 핀의 습윤성을 평가하기 위해 수행되었으며, AFM (Atomic Force Microscopy) 이미징은 보완 지형 정보를 시도했습니다.
.
그래 핀의 XRR 곡선에 산란 길이 밀도 (SLD)를 장착하면 확산 공기 버블 층 (SLD ρ 가 존재 함을 나타냅니다. d =6.72 × 10 Å, 두께 t d =84.9 Å 및 거칠기 r a, d 수에 초기 침지시 그래 핀 위에 =31.9 Å) (도 1A). 대조적으로, AFM 이미징은 고유 실험 어려움으로 인해 결정적인 지형 정보를 제공했지만 결과는 불균일 한 인터페이스와 일치했다.
흥미롭게도, 그래 핀을 25 ℃에서 24 시간 동안 물에 잠긴 후 감소 된 확산 된 공기-버블 층을 감소시켰다. 이것은 또한 증강 된 습윤성으로부터 명백하며, 그래 핀의 물 접촉각은 침수 후 84.9 ± 0.4 ° ~ 55.6 ± 0.4 °로 감소합니다 (그림 1B). 또한, 실온에서 몸을 담근 후 추가 10.1 Å 나노 층이 그래 핀 위에 나타났다. 이 나노 층의 두께는 PBS 완충액에서 그래 핀을 60 ℃로 가열함에 따라 11.8Å으로 증가하고 실온으로 다시 냉각시 유지시켰다. 우리는이 나노 층을 가열에 의해 향상된 과정 인 PBS의 그래 핀에서 이온 흡착에 기인한다 (도 1B). 이러한 이온 흡착은 온도 강화 이온 이동성, SIO
이러한 전례없는 결과는 수성 매체와 접촉하는 그래 핀의 복잡한 계면 구조와 주변 환경에 대한 가능한 구조적 진화를 지적합니다. 이러한 정보는 물과 전해질 용액 사이의 계면에서의 구조가 장치 또는 프로세스의 효능 및 기능에 대한 중요한 고려 사항 인 그래 핀의 생체 분석 및 나노 기술 응용과 관련이있다.
.참조 :
- Briscoe, W. H., Speranza, F., Li, P. X., Konovalov, O., Bouchenoire, L., Van Stam, J., Klein, J., Jacobs, R. M. J. &Thomas, R. K. Mica-Water 인터페이스에서 소프트 나노 필름에 대한 Synchrotron Xrr 연구. Soft Matter 8, 5055-5068 (2012)
- Speranza, F., Pilkington, G. A., Dane, T.G., Cresswell, P.T., Li, P. X., Jacobs, R. M. J., Arnold, T., Bouchenoire, L., Thomas, R. K. &Briscoe, W. H. Quiescent Bilayers. Soft Matter 9, 7028-7041 (2013)
- Zhou, L., Fox, L., Włodek, M., Islas, L., Slastanova, A., Robles, E., Bikondoa, O., Harniman, R., Fox N., Cattelan, M., Briscoe, W.H. "소수의 층 그래 핀의 표면 구조", Carbon 136, 255-261 (2018)
- Zhou, L., Islas, L., Taylors, N., Robles, E., Bikondoa, O., Briscoe, W.H. “수성 매체의 그래 핀 표면 구조 :공기기구 층 및 이온 흡착에 대한 증거”, Carbon 143, 97-105 (2019)
