Nanoestructura basada en tubos

Las nanoestructuras basadas en tubos son nanoredes formadas por tubos conectados y exhiben una organización a nanoescala por encima del nivel molecular. ^{[ 1 ]}

Las redes son estructuras formadas por conjuntos de celdas de tamaño uniforme. Se han formado nanoestructuras reticulares cerámicas utilizando tubos huecos de nitruro de titanio (TiN). El uso de octaedros teselados conectados por vértices, con puntales huecos de 7 nm de sección transversal elíptica y un espesor de pared de 75 nm, produjo celdas aproximadamente cúbicas de 100 nm de lado a una escala de hasta 1 milímetro cúbico. La densidad relativa del material fue del orden de 0,013 (similar a la de los aerogeles ). ^{[ 2 ]}

Los experimentos de compresión con múltiples ciclos de deformación revelaron resistencias a la tracción de 1,75 GPa sin que se produjera ninguna falla.

El material se construyó a partir de un diseño digital con escritura láser directa sobre un fotopolímero utilizando litografía de 2 fotones, seguida de deposición conforme de TiN utilizando deposición de capa atómica y un grabado final para eliminar el polímero. ^{[ 2 ]}

Una red de tubos metálicos anterior produjo microredes de níquel de tubos huecos con una densidad de 0,9 miligramos por centímetro cúbico y recuperación completa después de compresión que superó el 50 % de deformación con absorción de energía similar a la de los elastómeros . El módulo de Young E escala con la densidad como E ~ ρ2, en contraste con el escalado E ~ ρ3 observado para aerogeles ultraligeros y nanoespumas de nanotubos de carbono con arquitectura estocástica. Se midieron una dureza de 6 GPa y un módulo de 210 GPa mediante experimentos de nanoindentación y compresión de tubos huecos, respectivamente. Estos materiales se fabrican comenzando con una plantilla formada por prototipado de guía de onda de fotopolímero autopropagante, recubriendo la plantilla mediante niquelado químico y posteriormente eliminando la plantilla mediante grabado. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

Los nanotubos huecos multicapa se pueden crear combinando la deposición capa a capa (LbL) y la lixiviación con plantilla. Estos materiales son de particular interés para la ingeniería de tejidos, ya que permiten el control preciso de las señales físicas y bioquímicas de los dispositivos implantables. Los tubos se basan en películas multicapa de polielectrolitos . Las estructuras tubulares finales se pueden caracterizar mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC), espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), microscopía, hinchamiento y ensayos mecánicos, incluido el análisis mecánico dinámico (DMA) en condiciones fisiológicas simuladas. Se pueden producir películas más robustas mediante reticulación química con genipina . La absorción de agua disminuye de aproximadamente un 390 % a un 110 % después de la reticulación. Los tubos reticulados son estructuras más adecuadas para la adhesión y proliferación celular. Entre las posibles aplicaciones se incluye la ingeniería de tejidos . ^{[ 5 ]}

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