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Building highly flexible polyelectrolyte nanotubes

Nov 02, 2003


Scanning electron micrograph of polyelectrolyte nanotubes via layer-by-layer assembly. (A) High magnitude SEM image of the polyelectrolyte tubes through the (PAH/PSS) assembly. (B) The (PAH/PSS) nanotubes with very thick wall structure and smooth surface. (C) Ordered array of polymer tubes after the complete removal of the alumina template.(D) the highly flexible tubes.



    Flexibility of polyelectrolyte nanotubes is necessary if they are to be exploited in applications such as developing photoelectric devices with strong mechanical properties. In a recent attempt, high flexibility has been observed from such nanotubes prepared by a research team headed by Prof. Li Junbai of the CAS Institute of Chemistry (ICCAS).

    Until recently, scientists were unsuccessful in building polyelectrolyte nanotubes simply with template method, an easy and effective technique for the preparation of various nanotubes. One major difficulty is that water soluble polyelectrolytes strongly adsorb to the (oppositely) charged template surface, which prevents the molecules from entering the pores to form a stable tube structure.

    Although polyelectrolyte nanotubes could be fabricated with layer by layer (LBL) deposition method, it turns out to be very difficult to use the method directly to fabricate long polyelectrolyte nanotubes with high flexibility.

    As reported in the 125 (37) issues of Journal of American Chemical Society, Prof. Li and his colleagues from CAS Key Lab of Colloid and Interface Science at ICCAS have succeeded in fabricating highly flexible nanotubes from water-soluble charged polymers by replication of pore templates with a special filter-pressure-template technique.

    The technique uses the inner walls of pores as template and overcomes the problem of pore blocking by external pressure. The walls of the nanotubes prepared with such a technique consist of polyelectrolyte multilayers, which are formed by means of the LBL assembly of oppositely charged polyelectrolytes based on electrostatic interactions. They are comparatively thick and thus mechanically stable. The polyelectrolyte nanotubes are also very flexible.

    In addition, the pressure-filter-template approach can also be applied to any nanotube fabrication of charged polymers in aqueous solution.
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