При помощи нанокристаллов целлюлозы химики из Университета Британской Колумбии (Канада) создали стеклянные пленки, экономящие энергию за счет отражения световых волн определенной длины – ультрафиолета, видимого и инфракрасного света.

Эти нанопористые пленки могут использоваться в светофильтрах, сенсорах, а также для молекулярной сепарации в фармацевтической промышленности.

Впервые уникальная спиральная структура целлюлозы была повторена в минерале, – говорит Марк Маклачлан (Mark MacLachlan), доцент химического факультета и соавтор статьи. – Эти пленки мы создали из нового материала, полученного нашей деревообрабатывающей промышленностью прямо здесь, в Британской Колумбии».

На молекулярном уровне пленки имеют спиральную структуру нанокристаллической целлюлозы – структурного элемента древесины. Маклачлан и аспирант Кевин Шопсовиц (Kevin Shopsowitz), постдокторант Хао Ки (Hao Qi) и Вадуд Хамад (Wadood Hamad) из компании FPInnovations сделали это открытие случайно, когда пытались создать водородное запасное вещество.

Исследователи смешали древесную целлюлозу с кремнеземом (или стеклом), прекурсором (исходным компонентом) и подожгли этот состав. В результате получились стеклянные пленки с отверстиями, расположенными по спирали, которые напоминают винтовую лестницу. Диаметр каждого отверстия составляет меньше одной десятитысячной доли человеческого волоса.

Когда Кевин показал мне пленки красного, голубого, желтого и зеленого цвета, я понял, что мы смогли сохранить спиральную структуру, открытую в целлюлозе. Спиральная организация, которую мы синтезировали, повторяет структуру экзоскелетов некоторых радужных жуков», – сказал Шопсовиц.

Поры в спирали обещают пленкам широкую сферу применений. Когда к пленке добавляют какие-либо растворы, они оседают в порах, меняя оптические свойства пленок.

Делая реакцию пор на химические соединения более избирательной, мы сможем разработать новые сенсоры, точно определяющие вещества в окружающей среде», – поясняет Шопсовиц.

Чтобы сократить расход энергии, необходимой для охлаждения зданий, окна можно покрывать прозрачной пленкой, отражающей инфракрасный свет, нагревающий дома. Уже сейчас для этого часто используют металлические частицы, которые придают стеклам коричневый оттенок.

Исследование было проведено в сотрудничестве с FPInnovations – организацией, разрабатывающей новые продукты на базе лесного хозяйства, финансовую поддержку оказал канадский Исследовательский совет по естественным наукам и технике.

По материалам: