Synthetic and Supracolloidal Concepts for Cellulose Nanocrystals

Julkaisun otsikon käännös: Synteettisiä ja Suprakolloidaalisia Konsepteja Selluloosan Nanokiteille

Johanna Majoinen

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Teknologiassa tarvitaan kestäviä ratkaisuja sovelluksilta ja niihin valituilta materiaaleilta. Selluloosan nanokiteet ja nanokuidut kiinnostavat uusiutuvina, laajalti saatavilla olevina ja hyvin muokattavina raaka-aineina. Tässä väitöskirjassa perehdyttiin selluloosan nanokiteiden perusominaisuuksiin sekä kiteiden synteettisesti muokattuihin ja itsejärjestäytyneisiin rakenteisiin tavoitellen uusia toiminnallisia materiaaleja. Nanokiteiden hyötykäyttö, esimerkiksi yhtä aallonpituutta heijastavissa värikkäissä kalvoissa edellyttää nanokiteiden perusominaisuuksien ymmärtämistä niin kiinteässä kuin nestetilassa. Julkaisussa I havaittiin pyyhkäisyelektronimikroskooppisin keinoin selluloosan nanokiteiden pakkautuminen kierteisesti kuivissa kalvoissa. Kalvoissa nanokiteet itsejärjestäytyvät vasenkätisesti. Optinen jaksollisuus määrittettiin alle mikrometrin tarkkuudella. Julkaisussa II kehitettiin kontrolloitu polymerointimenetelmä hyvin määriteltyjen polymeeriketjujen liittämiseen selluloosan nanokiteen pinnalle. Menetelmällä syntetisoidaan sekä vettä hylkiviä että suosivia polymeeriketjuja korkein oksastustiheyksin. Polymeerimuokatut nanokiteet mahdollistavat käyttökohteita esimerkiksi lujittajina komposiiteissa ja varauksen sitojana. Selluloosan nanokiteissä voidaan hyödyntää ionisia ja vetysidos vuorovaikutuksia. Julkaisussa III havaittiin maltoosi-sakkarideilla muokatun dendronoidun polymeerin voimakas vuorovaikutus selluloosan nanokiteen kanssa lukuisin vetysidoksin. Kietoutuminen visualisoitiin kryogeenisen elektronimikroskopian ja elektronitomografian avulla. Sokeriyksiköillä modifioidun haarautuneen molekyylin sitoutumista nanoselluloosaan voidaan hyödyntää muihin nanopartikkeleihin, lohkopolymeereihin ja pinnoille saavuttaen uusia ominaisuuksia itsejärjestäytyneille materiaaleille. Julkaisussa IV osoitettiin sekä kokeellisesti että teorian avulla, kuinka kytkemällä kultananohiukkasia selluloosan nanokiteeseen aikaansaadaan kiraalinen plasmoninen optinen signaali. Tämä luo uusia mahdollisuuksia esimerkiksi sensorointiin kiraalisten molekyylien tunnistamisessa hyödyntäen kultananohiukkasten ja nanokiteen itsejärjestäytymistä. Työssä hyödynnettiin ensimmäistä kertaa yksittäisen selluloosan nanokiteen oikeakätistä kierteisyyttä kiraalisen plasmonisen vasteen aikaansaamiseksi. Väitöskirjan tulokset edistävät ymmärrystä selluloosan nanokiteiden ominaisuuksista, käyttäytymisestä ja muokkaamisesta. Tuloksia voidaan hyödyntää sovelluksissa itsekorjautuville hydrogeeleille, liimaukseen, enantiomeerien erottelulle, mahdollisesti jopa turvallisuustietojen yhdistämiseen paperille.
Julkaisun otsikon käännösSynteettisiä ja Suprakolloidaalisia Konsepteja Selluloosan Nanokiteille
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Ikkala, Olli, Vastuuprofessori
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-60-7058-2
Sähköinen ISBN978-952-60-7057-5
TilaJulkaistu - 2016
OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

Tutkimusalat

  • selluloosan nanokide
  • kolloidi
  • nestekide
  • polymeeri harja
  • dendronoitu polymeeri
  • kiraalinen plasmoni
  • itsejärjestäytyminen

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Synteettisiä ja Suprakolloidaalisia Konsepteja Selluloosan Nanokiteille'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä