Хемосинтез (нанотехнология)

Случайное тепловое (поступательное) движение частиц, при котором столкновения действуют как «точки» реакции.

В молекулярная нанотехнология, хемосинтез - это любой химический синтез, в котором реакции происходят из-за случайного теплового движения, класс, который охватывает почти всю современную синтетическую химию. Созданные человеком процессы химической инженерии соответственно представлены как биомимикрия природных явлений, описанных выше, а весь класс нефотосинтетических цепей, с помощью которых конструируются сложные молекулы, описывается как хемо- .

Хемосинтез может применяться во многих различных областях исследований, в том числе в позиционной сборке молекул. Здесь молекулы собираются в определенных положениях для выполнения определенных типов хемосинтеза с использованием молекулярных строительных блоков. В этом случае синтез наиболее эффективно осуществляется с использованием молекулярных строительных блоков с небольшим количеством связей. Ненапряженные молекулы также предпочтительны, когда молекулы подвергаются минимальному внешнему напряжению, которое приводит к тому, что молекула имеет низкую внутреннюю энергию. Существует два основных типа синтеза: аддитивный и субтрактивный. В аддитивном синтезе структура начинается с нуля, а затем постепенно добавляются молекулярные строительные блоки, пока не будет создана необходимая структура. В субтрактивном синтезе они начинают с большой молекулы и удаляют строительные блоки один за другим, пока не будет достигнута структура.

Эта форма инженерии затем противопоставляется механосинтезу, гипотетическому процессу, в котором индивидуальный молекулами механически манипулируют, чтобы контролировать реакции на человеческие спецификации. Поскольку фотосинтез и другие природные процессы создают чрезвычайно сложные молекулы, отвечающие спецификациям, содержащимся в РНК и хранящиеся в течение длительного времени в форме ДНК, сторонники молекулярной инженерии утверждают, что искусственный процесс может аналогичным образом использовать цепочку длительного хранения, краткосрочного хранения, ферментативных -подобных механизмов копирования, аналогичных тем, которые существуют в ячейке, и, в конечном итоге, продуцировать сложные молекулы, которые не обязательно должны быть белками. Например, или углеродные нанотрубки могут быть произведены цепочкой небиологических реакций, которые были разработаны с использованием базовой модели биологии.

Использование термина хемосинтез подкрепляет мнение о том, что это возможно, поскольку указывает на то, что несколько альтернативных способов создания сложных белков, минеральных раковин моллюсков и ракообразных и т. Д. Эволюционировали естественным путем, и не все из них зависели от фотосинтеза. и пищевая цепь от солнца через хлорофилл. Поскольку существует более одного такого пути создания сложных молекул, даже чрезвычайно специфичных, таких как белки, пригодные для употребления рыб, рассматривается вероятность того, что люди смогут создать совершенно новый молекулы ( этих сторонников), чтобы быть почти достоверным в долгосрочной перспективе и возможным в течение одного поколения.

Наночастицы целлюлозы, которые могут быть синтезированы с помощью методов хемосинтеза.

Было применено несколько методов наноразмерного хемосинтеза. разработан, распространенным вариантом которого является химическое осаждение в ванне (CBD). Этот процесс делает возможным крупномасштабный синтез тонкопленочных слоев из различных материалов и был особенно полезен при создании таких пленок для оптоэлектроники за счет эффективного создания сульфида свинца ( PbS) фильмы. CBD-синтез этих пленок позволяет создавать как рентабельные, так и точные сборки с типом и размером зерна, а также оптическими свойствами наноматериала, определяемыми свойствами окружающей ванны. Таким образом, этот метод наноразмерного хемосинтеза часто применяется, когда требуются эти свойства, и может использоваться для широкого диапазона наноматериалов, а не только для сульфида свинца, благодаря регулируемым свойствам.

Как объяснялось ранее, Использование химического осаждения из ванны позволяет синтезировать большие отложения слоев нанопленок с низкими затратами, что важно при массовом производстве сульфида кадмия. Низкая стоимость, связанная с синтезом CdS посредством химического осаждения, привела к тому, что наночастицы CdS применялись в сенсибилизированных полупроводниками солнечных элементах, которые при обработке наночастицами CdS улучшают характеристики полупроводниковых материалов за счет уменьшения энергия запрещенной зоны. В частности, использование химического осаждения позволяет добиться более благоприятной ориентации кристаллитов CdS, хотя этот процесс занимает довольно много времени. Исследования, проведенные S.A. Vanalakar в 2010 году, привели к успешному производству пленки наночастиц сульфида кадмия толщиной 139 нм, хотя это произошло только после того, как нанесенные пленки были подвергнуты осаждению в течение 300 минут. По мере увеличения времени осаждения пленки было обнаружено увеличение не только толщины пленки, но и уменьшение ширины запрещенной зоны полученной пленки.