Bioelectrochemistry at nanocomposite-modified interfaces and surfaces

纳米复合材料改性界面和表面的生物电化学

基本信息

  • 批准号:
    RGPIN-2020-07164
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.62万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2022-01-01 至 2023-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The research program aims to provide a detailed understanding of various interacting molecules in a nanomaterial-modified composite structure immobilized on surfaces and interfaces. Electrochemistry has played a significant role in the preparation and characterization of the conducting electro-active polymers (CEPs). Electrochemical techniques are especially well suited to the controlled synthesis of these compounds and for the tuning of a well-defined oxidation state. First objective is to investigate the hypothesis that electro-activity of conjugated polymers is significantly influenced by the surface plasmons of metal nanoparticles in the nanocomposite. As a long-term objective, the research program will provide a systematic approach and recipes to develop novel nanocomposite-modified surfaces and interfaces. In this research program, the focus lies on the development of novel electrochemical and plasmonic sensors and nanomachines fabricated on various surfaces (carbon, indium tin oxide (ITO), gold, silver, boron-doped diamond, etc.) that will be modified using CEPs with nanomaterials such as carbon nanotubes, graphene, and metal nanoparticles. For the development of electrochemical sensors and nanomachines, nanocomposites will be used as active, sensing, or catalytic layers; also as matrices entrapping biomolecules and nanomaterials. Certain metal nanoparticles exhibit excellent synergistic properties with conjugated polymers. Despite intense studies, some fundamental properties of the potential synergistic effects between the conducting polymers and the sequestered nanomaterials are not well understood. These include enhanced conductivity of the polymer after association with the metal nanoparticles, and the driven collective electron oscillation characteristics (localized surface plasmon resonance, LSPR) of the metal nanoparticles during electrochemical measurements. One of the goals of this research program is to utilize the developed nanomachines for fast and efficient removal of toxic metals and organic pollutants from water. The proposed project hypothesizes that nanomachine technology can be utilized to develop a novel tool that will address the challenges and limitations of conventional water purification methods by designing tools, which can be used by water treatment plants as well as households, which do not have access to the clean water. Substantial progress in improving efficiency, power, and functionality of hybrid nanomachines promises an exciting future for designing the next generation of nanoscale devices with the capability to perform complex tasks and reactions in microenvironments. The research program, with its blend of electrochemistry, sensors, nanotechnology, and device fabrication provides students with opportunities to learn about the connection between science and nanotechnology in today's world; therefore contributing actively to economic wealth and the quality of life in Canada and also globally.
该研究计划旨在在固定在表面和界面上的纳米材料修饰的复合结构中详细了解各种相互作用的分子。电化学在传导电动聚合物(CEP)的制备和表征中发挥了重要作用。电化学技术尤其非常适合这些化合物的控制合成和调整定义明确的氧化态。第一个目标是研究以下假设:共轭聚合物的电活动受纳米复合材料中金属纳米颗粒的表面等离子体的显着影响。作为一个长期目标,该研究计划将提供一种系统的方法和食谱,以开发新型的纳米复合材料改性表面和接口。在该研究计划中,重点在于在各种表面(碳,碳氧化物)(ITO)(ITO),金,银,银,硼掺杂的钻石等上制造的新型电化学和等离子传感器以及纳米机器的开发,这些都将使用纳米型CEP进行修饰,这些CEP将其与纳米型碳纤维纳米纤维,纳米纤维,石墨烯,金属和金属Nanoparticle进行修饰。为了开发电化学传感器和纳米机器,纳米复合材料将用作活性,感应或催化层。作为捕获生物分子和纳米材料的物质。某些金属纳米颗粒具有与共轭聚合物的出色协同特性。尽管进行了激烈的研究,但对导电聚合物和隔离纳米材料之间潜在协同作用的某些基本特性尚不清楚。这些包括与金属纳米颗粒相关后聚合物的电导率,以及在电化学测量过程中驱动的集体电子振荡特性(局部表面等离子体共振,LSPR,LSPR,LSPR)。该研究计划的目标之一是利用开发的纳米机器来快速有效地去除有毒金属和有机污染物中的水。拟议的项目假设可以利用纳米机械技术来开发一种新颖的工具,该工具将通过设计工具来应对常规水净化方法的挑战和局限性,这些工具可以被水处理厂以及无法使用清洁水的家庭使用。在提高混合纳米机器的效率,功率和功能方面的实质进展有望在设计下一代纳米级设备的情况下具有令人兴奋的未来,并具有在微环境中执行复杂的任务和反应的能力。该研究计划融合了电化学,传感器,纳米技术和设备制造,为学生提供了了解当今世界上科学与纳米技术之间联系的机会;因此,积极地促进了加拿大乃至全球的经济财富和生活质量。

项目成果

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