Nanoconfined Atomic Layer Deposition of TiO2/Pt Nanotubes: Toward Ultrasmall Highly Efficient Catalytic Nanorockets
Nanoconfined Atomic Layer Deposition of TiO2/Pt Nanotubes: Toward Ultrasmall Highly Efficient Catalytic Nanorockets
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TiO2/Pt 纳米管的纳米限制原子层沉积：迈向超小型高效催化纳米火箭
DOI：
10.1002/adfm.201700598
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发表时间：
2017-06
影响因子：
19
通讯作者：
YF Mei
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
JX Li;WJ Liu;JY Wang;I Rozen;S He;CR Chen;HG Kim;H-J. Lee;H-B-R. Lee;S-H Kwon;TL Li;LQ Li;J Wang;YF Mei
小型机器在未来的医药和新材料方面大有希望。功能纳米材料的最新进展推动了能够高效推进和复杂操作的合成无机微机械的发展。这些真正纳米尺寸的微型机器的小型化和规模化制造是与亚细胞组件和运行中的分子机器兼容的关键。在这里，嵌段共聚物光刻和原子层沉积相结合，在晶片尺度上制备了超小型同轴型二氧化钛/铂纳米管作为催化火箭发动机，其长度小于150 nm，管状反应器尺寸仅为20 nm，是迄今报道的最小的人造火箭发动机。使用暗场显微镜、粒子跟踪和动态光散射来检测纳米球的运动。铂内层的高催化活性和限制在极小的纳米反应器内的反应实现了高效的推进，在<；10−5的低雷诺数下实现了超过35微m的S−1的速度。这些纳米环的集体运动能够有效地为更大的被动货物的定向运输提供动力。
Small machines are highly promising for future medicine and new materials. Recent advances in functional nanomaterials have driven the development of synthetic inorganic micromachines that are capable of efficient propulsion and complex operation. Miniaturization and large‐scale manufacturing of these tiny machines with true nanometer dimension are crucial for compatibility with subcellular components and molecular machines in operation. Here, block copolymer lithography is combined with atomic layer deposition for wafer‐scale fabrication of ultrasmall coaxial TiO2/Pt nanotubes as catalytic rocket engines with length below 150 nm and a tubular reactor size of only 20 nm, leading to the smallest man‐made rocket engine reported to date. The movement of the nanorockets is examined using dark‐field microscopy particle tracking and dynamic light scattering. The high catalytic activity of the Pt inner layer and the reaction confined within the extremely small nanoreactor enable highly efficient propulsion, achieving speeds over 35 µm s−1 at a low Reynolds number of <10−5. The collective movements of these nanorockets are able to efficiently power the directional transport of significantly larger passive cargo.
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