„Das Wissen über die lokalen Konzentrationen von Vorläuferionen... in unterschiedlich funktionalisierten Nanoporen kann unser Verständnis entscheidender katalytischer Reaktionen verbessern“, sagt Professor Young-Shin Jun und betont die Bedeutung einer kürzlichen Entdeckung.
In den Vereinigten Staaten hat ein Team der Washington University in St. Louis eine Methode entwickelt, um Verunreinigungen in Nanoporen präzise zu kontrollieren. Dieser Durchbruch, der im Jahr 2024 erzielt wurde, hat erhebliche Auswirkungen auf die Entsalzung, die Kohlendioxidspeicherung und katalytische Prozesse.
Die Forscher unter der Leitung von Young-Shin Jun und Srikanth Singamaneni verwendeten plasmonische Nanosensoren, um die Konzentrationen von Protonen und Ionenverunreinigungen zu messen. Ihre Ergebnisse zeigen, wie chemische funktionelle Gruppen die Ionenkonzentration und den pH-Wert in Nanoporen beeinflussen.
Das Team entdeckte, dass reine Nanoporen die Anionenkonzentration erhöhen, während sie die Kationenkonzentration unterdrücken, im Gegensatz zu hydrophilen Nanoporen, bei denen der pH-Wert von der Acidität chemischer funktioneller Gruppen abhängt. Auch die Schwermetallkonzentrationen werden stark von chemischen Wechselwirkungen beeinflusst.
„Diese Erkenntnis wird uns helfen, zu bestimmen, wie wir Materialien herstellen können, die in größerem Maßstab eingesetzt werden können“, erklärt Jun. Die Fähigkeit, die Nanoporen-Chemie zu kontrollieren, eröffnet Möglichkeiten zur Entwicklung besserer Materialien für verschiedene Anwendungen.
Singamaneni fügt hinzu: „Die Integration funktionalisierter poröser Materialien mit plasmonischen Nanosensoren ist ein universeller und leistungsstarker Ansatz, um die ungewöhnlichen physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften nanoporöser Materialien zu verstehen.“ Diese neue Erkenntnis verspricht, die Wasseraufbereitung und andere Bereiche zu revolutionieren.