Atomically thin membranes with smart pores engineered in two-dimensional crystals
Project goals
The aim of the proposed research is creation of atomically thin membranes from single- and double/layered graphene with smart functionalized nanopores, which can be externally tuned by light, temperature and magnetic field (MF). The controlled perforation will be realized using oxygen plasma, fast electrical pulses and by Ar ion bombardment. Modification of the nanopores will be done by hydrogenation or fluorination in gas phase and by functionalization with active molecules. The key methods for studying the nanopores are surface/tip enhanced Raman spectroscopy (SERS, TERS). Thermal/MF responsivity of membranes, and spin manipulation at the pore edges will be addressed in cryomagnetic environment using SERS and atomic/ magnetic force microscopies. Photo-response of the nanopores will be tested by conductivity measurements and by the TERS. The main output of the research is creation of novel types of atomically thin membranes with externally driven functionalities with large application potential (DNA sequencing, desalination, separation, cryoswitches, magnetophoresis).
Keywords
2D crystalsmembranesporesfunctionalizationRaman spectroscopyscanning probe microscopy
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 22 (SGA0201800001)
Main participants
Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, v. v. i.
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
18-20357S
Alternative language
Project name in Czech
Chytré póry v atomárně tenkých membránách z dvojdimenzionálních krystalů
Annotation in Czech
Cílem navrhovaného výzkumu je příprava atomárně tenkých membrán z jedno- a dvoj-vrstevného grafenu s chytře funkcionalizovanými nanopóry, které bude možné externě ovládat pomocí světla, změnou teploty a magnetickým polem. Jejich řízená perforace bude provedena s využitím kyslíkové plasmy, rychlých elektrických pulzů a bombardováním Ar ionty. Modifikace nanopórů bude provedena hydrogenací, resp. fluorací v plynné fázi a dále funkcionalizací aktivními molekulami. Stěžejními metodami studia chytře funkcionalizovaných nanopórů je povrchově, resp. hrotem zesílená Ramanská spektroskopie (SERS, TERS). Odezva membrán na změnu teploty a magnetického pole a manipulace spiny na okrajích pórů budou studovány v kryomagnetické prostředí pomocí SERS a mikroskopie skenovací sondou (AFM, MFM). Fotomanipulativita pórů bude sledována pomocí in situ měření vodivosti pórů a TERS. Hlavním výstupem výzkumu jsou zcela nové typy atomárně tenkých membrán s externě řízenou funkcionalitou s širokým aplikačním potenciálem (sekvencování DNA, desalinace, separace, kryogenní spínače, magnetoforéza).
Scientific branches
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2018
Realization period - end
Dec 31, 2020
Project status
—
Latest support payment
May 12, 2020
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP21-GA0-GA-R/15:1
Data delivery date
Feb 24, 2021
Finance
Total approved costs
7,201 thou. CZK
Public financial support
5,585 thou. CZK
Other public sources
1,694 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Recognised costs
7 201 CZK thou.
Public support
5 585 CZK thou.
0%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Physical chemistry
Solution period
01. 01. 2018 - 31. 12. 2020