2015 - 2020Das Team von Duan Xue führte Forschungen zur Verbindung von mesoporösen Materialien mit Biomaterialien durch. Sie kombinierten mesoporöses Siliciumdioxid mit biologisch abbaubaren Polymeren und herstellten so Kompositmaterialien mit Biokompatibilität und kontrollierbarer Freisetzungseigenschaft. Diese können in biomedizinischen Bereichen wie der Arzneimittelabgabe und der Gewebeingenieurierung eingesetzt werden und erweitern die Anwendung von mesoporösen Materialien im biomedizinischen Bereich.
Duan Xue
Von 2015 bis 2020 verwendete das Team von Yin Yadong die seed-mediated growth-Methode, um mesoporöse Nanopartikel mit Kern-Schale-Struktur zu synthetisieren. Zuerst wurden Nanokerne synthetisiert, und dann wuchs eine mesoporöse Hülle auf ihrer Oberfläche. Diese Struktur hat deutliche Vorteile im Bereich der Arzneimittelabgabe. Der Kern kann Arzneistoffe aufnehmen, und die mesoporöse Hülle kann die Freisetzungsrate regulieren und eine gerichtete Abgabe ermöglichen. Dies bietet technische Unterstützung für die präzise Anwendung von mesoporösen Materialien in der Biomedizin.
Yin Yadong
Von 2015 bis 2020 entwickelte das Team des deutschen Wissenschaftlers Andreas Thomas effiziente elektrokatalytische Wasserstoffentwicklungs-Materialien auf der Grundlage von mesoporösen Materialien. Übergangsmetallphosphid-Nanopartikel wurden auf der Oberfläche von mesoporösem Kohlenstoff abgelagert. Der mesoporöse Kohlenstoff fördert den Elektronentransport und die Diffusion der Elektrolytlösung. Dieser Kompositkatalysator hat eine hohe Wasserstoffentwicklungsaktivität und eine starke Stabilität in sauren und alkalischen Elektrolyten und liefert somit hochwertige Materialien für die Wasserstoffgewinnung aus erneuerbaren Energien.
Andreas Thomas
In derselben Zeitperiode wurde das Team des amerikanischen Wissenschaftlers Angela M. Belchers von der Biomineralisation inspiriert und verwendete gentechnisch veränderte Viren als Vorlagen zur Synthese von mesoporösen Materialien. Diese Materialien haben einzigartige Vorteile bei Arzneimittelträgern und Bioimaging. Sie ermöglichen eine kontrollierbare Arzneimittelfreisetzung und eine hochkontrastive Bildgebung und liefern somit neue Strategien für die grüne Synthese und die biomedizinische Anwendung von mesoporösen Materialien.
Angela M. Belchers
Seit 2020 hat sich das Team von Zhang Jin auf die Untersuchung der Nanostrukturregulation und -optimierung von mesoporösen Kohlenstoffmaterialien konzentriert. Durch die genaue Steuerung des Pyrolyseprozesses von Kohlenstoffquellen und die Einführung spezieller Templating-Agentien wurden mesoporöse Kohlenstoffmaterialien mit einer präzisen Porenstruktur und hoher Leitfähigkeit hergestellt. Diese Materialien zeigen hervorragende Eigenschaften in Energiespeichervorrichtungen wie Superkondensatoren und Lithium-Ionen-Batterien und liefern somit eine wichtige Materialunterstützung für die Entwicklung hochleistungsfähiger Energiespeichervorrichtungen.
Zhang Jin
Seit 2020 untersucht der amerikanische Wissenschaftler Paul Alivisatos das Komposit-System aus mesoporösen Materialien und Quantendots. Quantendots wurden in die Poren von mesoporösem Siliciumdioxid eingebettet. Die resultierenden Kompositmaterialien verfügen sowohl über die Lumineszenzeigenschaften von Quantendots als auch über die Vorteile von mesoporösen Materialien und haben ein potenzielles Anwendungsgebiet in Bereichen wie Leucht dioden und Bioimaging. Dies eröffnet neue Richtungen für die Anwendung von mesoporösen Materialien in optoelektronischen Bauteilen und biomedizinischen Detektionen.2020年起，美国科学家Paul Alivisatos
Paul Alivisatos
Merkmale der Forschungs- und Entwicklungsarbeit
1. Leistungsoptimierung und Mechanismusforschung
Der Schwerpunkt der Forschung hat sich allmählich auf die feine Steuerung der Eigenschaften von mesoporösen Materialien und die tiefgehende Untersuchung der Wirkungsmechanismen verlagert. Wissenschaftler bemühen sich darum, die Stabilität von mesoporösen Materialien zu verbessern und die Regelmäßigkeit und Gleichmäßigkeit ihrer Porenstruktur zu optimieren, um den strengen Anforderungen verschiedener Bereiche an die Materialeigenschaften gerecht zu werden.
2. Funktionalisierung und Komplexierung
Um mesoporöse Materialien mit noch besseren und vielfältigeren Eigenschaften auszustatten, haben Funktionalisierung und Komplexierung eine wichtige Entwicklungsrichtung geworden. Indem verschiedene funktionelle Gruppen in die Poren von mesoporösen Materialien eingeführt oder diese mit anderen Materialien kombiniert werden, werden den mesoporösen Materialien neue Eigenschaften verliehen.
3. Diversifizierung der Anwendungen
Mit der kontinuierlichen Verbesserung der Eigenschaften und der zunehmenden Vielfalt der Funktionen von mesoporösen Materialien hat sich ihr Anwendungsgebiet stark erweitert. Im Bereich der Energiespeicherung und -umwandlung zeigen mesoporöse Materialien ein großes Potenzial bei Batterieelektrodenmaterialien, Katalysatorträgern usw. Im Bereich des Umweltschutzes werden sie für die Abwasserbehandlung, die Luftverschmutzungsbekämpfung usw. eingesetzt. Im biomedizinischen Bereich spielen sie eine wichtige Rolle als Arzneimittelträger, Biosensoren usw.
Mesoporöse Materialien werden auch zunehmend in biomedizinischen Anwendungen wie der Arznei- oder Gentransfer beachtet. Insbesondere mesoporöses Siliciumdioxid kann durch verschiedene Syntheseverfahren in verschiedene benötigte Formen und Größen hergestellt werden. Mesoporöses Siliciumdioxid hat Biokompatibilität und kann sich gleichzeitig spontan in menschlichen Geweben abbauen. Daher kann es als Arzneimittelträger eingesetzt werden. Da der Porenradius direkt die Arzneimittelbeladung und -freisetzungsdynamik im Abgabesystem beeinflusst, bietet die Fähigkeit, den Porenradius von Siliciumdioxid genau zu kontrollieren, großen Vorteil in biomedizinischen Anwendungen.
Die Entwicklung von mesoporösen Materialien ist das Ergebnis der wissenschaftlichen Weisheit der Welt. Von der Syntheseexploration über die Leistungsforschung bis hin zur Anwendungsentwicklung wurden bemerkenswerte Ergebnisse erzielt. Heute hat es in vielen Spitzenbereichen ein großes Potenzial und liefert ständig wichtige Materialunterstützung zur Lösung globaler Probleme.
