"Meta-chemistry": Nanoscale chemical control using spatially localised solvent heating
"Meta-chemistry": Nanoscale chemical control using spatially localised solvent heating
批准号:
EP/S012745/1
负责人:
M Kadodwala
金额:
$120.43万
依托单位:
依托单位国家:
英国
项目类别:
Research Grant
财政年份:
2019
资助国家:
英国
项目状态:
已结题
起止时间:
2019 至 --
中文摘要
机器和设备的工业大规模生产依赖于以最快速和有效的方式按照特定的顺序组装不同的部件。然而,当我们考虑连接组件以创建纳米设备时,日常长度尺度上的常规操作将变得更加困难和耗时。当人们希望创建一个特定的分子-纳米结构结构时,情况尤其如此。单个成分分子和复杂的纳米结构结构可以使用合成化学和纳米制造技术(例如纳米压印和注射成型)的工具大规模生产。然而,以特定方式组合这些单个元素的现有技术速度很慢(例如,浸笔纳米光刻需要数十小时才能使cm2样品功能化),因此吞吐量低(即与大规模生产不兼容)。因此,制造相对复杂的分子纳米混合材料,相当于手工制作一辆宾利,而不是大众高尔夫的流水线批量生产。我们提出了一种创新的(等离子体)纳米结构化学功能化的纳米尺度空间控制方法,该方法具有约20 nm的纳米尺度分辨率,并且简单快速。这个概念,我们称之为“元化学”,包括使用脉冲激光局部加热纳米结构周围特定区域的溶剂。然后可以利用这些纳米级的热梯度以空间选择性的方式驱动化学反应。在提案中,我们将对围绕纳米结构的液体如何产生和传输热量进行基本理解,从而为最佳空间控制提供基础。同样重要的是,我们将合成热响应聚合物,这些聚合物将在局部加热的溶剂中转化,创造出随后可以化学功能化的纳米结构域。利用元化学概念,cm2的纳米结构衬底可以在不到60秒的时间内进行空间和选择性的化学修饰,为后续的化学功能化做准备。该提案处于化学物理和工程的尖端,它将发现新的基础科学,从长远来看,它可能成为纳米科学工具箱中强大灵活技术的基础。
英文摘要
The industrial mass production of machines and devices relies on the assembly of different components in a specific order in the most rapid and efficient way. However what is routine at everyday length scales is infinitely more difficult and time consuming when we consider linking components to create nano-devices. This is particularly the case when one wishes to create a specific molecule-nanostructure construct. The individual component molecules and complex nanostructure architectures can be mass produced using tools of synthetic chemistry and nanofabrication techniques (e.g. nano-imprint and injection moulding). However, established technologies for combining these individual elements in a specific way are slow (e.g. dip pen nanolithography takes tens of hours to functionalise cm2 samples) and hence low throughput (i.e. incompatible with mass production). Therfore, creating relative complex hybrid molecular-nanofabricated materials is comparable to handcrafting a Bentley rather than the assembly line mass production of Volkswagen Golfs. We propose an innovative approach for nanoscale spatial control of chemical functionalisation of (plasmonic) nanostructures which has both nanoscale resolution ca. 20 nm and is simple and rapid. The concept, which we call "Meta-chemistry", involves using a pulsed laser to locally heat the solvent in specific regions surrounding a nanostructure. These nanoscale thermal gradients can then be exploited to drive chemistry in a spatially selective manner. In the proposal we will develop a fundamental understanding of how heat is generated and transported in a liquid surrounding a nanostructure, thus providing the foundation for optimal spatial control. Also crucially, we will synthesise thermally responsive polymers which will be transformed in the locally heated solvent, creating nano-domains which can be subsequently chemically functionalised. Using the meta-chemistry concept cm2 of a nanostructured substrate can be both spatially and selectively chemically modified, in preparation for subsequent chemical functionalisation, in less than 60 seconds. The proposal is at the cusp of chemistry physics and engineering, it will discover novel fundamental science which in the longer term could be the foundation of a powerful flexible technology for the nanoscience toolbox.
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Attomole enantiomeric discrimination of small molecules using an achiral SERS reporter and chiral plasmonics
使用非手性 SERS 报告基因和手性等离子体激元对小分子进行 Attomole 对映体区分
DOI:
10.48550/arxiv.2310.09083
发表时间:
2023
期刊:
影响因子:
--
作者:
[Chaubeya S]
通讯作者:
Chaubeya S
DOI:
10.1002/adom.202202991
发表时间:
2022-12
期刊:
Advanced Optical Materials
影响因子:
9
作者:
[M. Kartau;A. Skvortsova;Victor Tabouillot;Shailendra K. Chaubey;Polina Bainova;Rahul Kumar;V. Burtsev;V. Svorcik;N. Gadegaard;Sang Won Im;M. Urbanova;O. Lyutakov;M. Kadodwala;A. Karimullah]
通讯作者:
M. Kartau;A. Skvortsova;Victor Tabouillot;Shailendra K. Chaubey;Polina Bainova;Rahul Kumar;V. Burtsev;V. Svorcik;N. Gadegaard;Sang Won Im;M. Urbanova;O. Lyutakov;M. Kadodwala;A. Karimullah
DOI:
10.1039/d3nh00008g
发表时间:
2022-08
期刊:
Nanoscale horizons
影响因子:
9.7
作者:
[O. Guselnikova;R. Elashnikov;V. Svorcik;M. Kartau;C. Gilroy;N. Gadegaard;M. Kadodwala;A. Karimullah;O. Lyutakov]
通讯作者:
O. Guselnikova;R. Elashnikov;V. Svorcik;M. Kartau;C. Gilroy;N. Gadegaard;M. Kadodwala;A. Karimullah;O. Lyutakov
Symmetry control of strong chiral light matter interactions in photonic nanocavities for efficient circularly polarised emission
光子纳米腔中强手性光物质相互作用的对称控制,实现有效的圆偏振发射
DOI:
10.48550/arxiv.2302.10055
发表时间:
2023
期刊:
影响因子:
--
作者:
[Kumar R]
通讯作者:
Kumar R
Coupling of Plasmonic Hot Spots with Shurikens for Superchiral SERS-based Enantiomer Recognition
等离子体热点与手里剑的耦合用于基于超手性 SERS 的对映体识别
DOI:
10.48550/arxiv.2208.05454
发表时间:
2022
期刊:
影响因子:
--
作者:
[Guselnikova O]
通讯作者:
Guselnikova O
共 7 条
Meta-Smart: Merging de novo designed biomolecules with plasmonic metamaterials for new technologies
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批准号:EP/S029168/1
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项目类别:Research Grant
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资助金额:$130.24万
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财政年份:2019
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负责人:M Kadodwala
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依托单位:
Mapping the mesoscale structural landscape using "sculpted" chiral plasmonic fields
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批准号:EP/P00086X/1
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项目类别:Research Grant
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资助金额:$136.47万
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财政年份:2016
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负责人:M Kadodwala
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依托单位:
Plasmon-Enhanced Chiroptical Biosensors
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批准号:EP/K034936/1
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项目类别:Research Grant
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资助金额:$99.35万
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财政年份:2013
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负责人:M Kadodwala
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依托单位:
Breaking down barriers to cause a paradigm shift in ultra-sensitive detection of protein structure.
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批准号:G0902256/1
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项目类别:Research Grant
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资助金额:$14.8万
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财政年份:2010
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负责人:M Kadodwala
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依托单位:
国内基金
海外基金
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SCIENCE CHINA Chemistry
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批准号:21224001
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项目类别:专项基金项目
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资助金额:24.0万元
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批准年份:2012
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负责人:朱晓文
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依托单位:
接枝IKVAV多肽和NGF的水凝胶对神经干细胞分化影响及其机制的研究
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批准号:51103112
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2011
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负责人:张平
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依托单位:
新型二茂铁基四咪唑类大环配体的合成、表征及其金属配合物在非均相C-C偶联反应中的应用研究
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批准号:21102132
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2011
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负责人:张金莉
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依托单位:
Science China Chemistry
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批准号:21024801
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项目类别:专项基金项目
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资助金额:24.0万元
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批准年份:2010
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负责人:朱晓文
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依托单位:
高温气化过程中煤灰矿物质演变规律的量子化学计算与实验研究
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批准号:50906055
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2009
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负责人:乌晓江
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依托单位:
运用Linkage Chemistry合成新型聚合物缀合物和刷形共聚物
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批准号:20974058
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项目类别:面上项目
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资助金额:12.0万元
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批准年份:2009
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负责人:袁金颖
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依托单位:
基于诱导ES细胞定向分化的化合物库构建和信号转导分子事件发现
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批准号:90813026
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2008
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负责人:俞永平
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依托单位:
新型亲水作用色谱分离材料制备及其应用
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批准号:20775079
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项目类别:面上项目
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资助金额:27.0万元
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批准年份:2007
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负责人:徐青
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依托单位:
合成新的树枝状共轭大分子
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批准号:20674049
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项目类别:面上项目
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资助金额:27.0万元
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批准年份:2006
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负责人:张清
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依托单位:
计算化学E-SCIENCE研究与示范应用
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批准号:90612016
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:160.0万元
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批准年份:2006
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负责人:李廉
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依托单位: