Nanostructured tunable mesoporous carbon for energy and biomedical applications

 4th International Conference Nanobiophysics: Fundamental and Applied Aspects, 1-4 October 2015, Kyiv, Ukraine

Nanostructured tunable mesoporous carbon for energy and biomedical applications

O. Gogotsi1, B. Dyatkin2, Y. Gogotsi2, P. Simon³, Y. Zozulya1, B. Malinovskiy1, V. Zahorodna1

1 Materials Research Centre, 3, Akademika Krzhyzhanovskoho St, Kyiv 03680, Ukraine, E-mail: E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

2A. J. Drexel Nanomaterials Institute, and Department of Materials Science and Engineering, Drexel University, Philadelphia, PA 19104, USA, E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

³ Université Paul Sabatier-Toulouse III, CIRIMAT UMR-CNRS 5085, and RS2E, FR CNRS 3459, 118 Route de Narbonne, 31062 Toulouse, France. E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Abstract

              Nanostructured tunable mesoporous carbon for energy and biomedical applicationsWe will discuss synthesis of carbide-derived carbon (CDC), which is a nanoporous carbon formed by selectively etching metal atoms from metal carbides [1]. CDCs are generally produced by chlorination of carbides in the 200–1200°C temperature range. Metals and metalloids are removed as chlorides, leaving behind a noncrystalline carbon with up to 80% open pore volume. A wide range of carbide precursors (TiC, SiC, B4C, VC, Mo2C, NbC as well as ternary carbides – Ti3AlC2, Ti2AlC, also known as MAX-phases) leads to a wide range of carbons with tailored porosity. The total volume and characteristic dimensions of meso- and nanopores can be predicted and achieved by selection of a binary or ternary carbide and variation of the chlorination process parameters. Due to a wide range of pore sizes (0.3–30 nm) and specific surface areas (300–2300 m2/g) of CDCs, a great potential for applications requiring large volumes of either micropores (

The highly tunable porosity of CDC [1,2] has inspired fundamental studies of the effects of pore size, pore volume, and surface area on transport and adsorption of gases, ions and biomolecules. The unique properties of CDC allowed to use it in many demanding applications including H2 and methane storage, gas sorption, adsorbents, electrodes in batteries and supercapacitors [3], flow capacitors, molecular sieves, catalyst supports, water/air filters and medical devices, protein adsorption, tribology, extracorporeal devices for blood cleansing [4]. Such properties of CDC as good electrical conductivity combined with high surface area, large micropore volume, and pore size control allow its application as active material in electrodes for flow desalination [5], supercapacitors [6] as porous electrodes for capacitive deionization [7].

Chlorination of layered ternary MAX-phase carbides has made it possible to synthesize mesoporous carbons with large volumes of slit-shaped mesopores that can be used for purification of bio-fluids due to their excellent biocompatibility and ability to adsorb a range of inflammatory cytokines within the shortest time, which is crucial in sepsis treatment. The synthesized carbons, having tunable pore size with a large volume of slit-shaped mesopores, outperformed other materials in terms of efficiency of TNF-α removal. Cytokine removal from blood may help to bring under control the unregulated pro- and anti-inflammatory processes driving sepsis. Adsorption can remove toxins without introducing other substances into the blood. Therefore, hemoadsorption might have advantages over hemofiltration, having the same or better efficiency in the treatment of inflammatory diseases, being of lower cost and offering considerably better comfort for patients during and after the treatments [8].

Large mesopores in CDC from MAX phases are capable to accommodate most of the proteins due to their controlled porosity can be used for separation of different proteins molecules.

 References:

 [1] G. Yushin, Y. Gogotsi, A. Nikitin, Carbide Derived Carbon, in: Y.Gogotsi (Ed.), Nanomaterials Handbook, CRC Press, New York, 2006, pp. 237–280.

 [2] Y. Gogotsi, A. Nikitin, H. Ye, W. Zhou, J.E. Fischer, B. Yi, H.C. Foley, M.W. Barsoum, Nature Materials 2 (2003) 591–594.

 [3]. J. Chmiola, G. Yushin, Y. Gogotsi, C. Portet, P. Simon, P.L.Taberna, Anomalous Increase in Carbon Capacitance at Pore Sizes Less Than 1 Nanometer, Science 313 (2006) 1760–1763.

 [4]G. Yushin, E. Hoffman, M.W. Barsoum, Y. Gogotsi, C.A. Howell, S.R. Sandeman, G.J. Phillips, A.W. Lloyd, S.V Mikhalovsky,Mesoporous carbide-derived carbon with porosity tuned for efficient adsorption of cytokines, Biomaterials, 27 (2006) 5755–5762.

 [5] P. Simon, P.-L. Taberna, B. Daffos, E. Iwama, T. Tzedakis, Y. Gogotsi, K. Hatzell, O. Gogotsi, Method and device to remove ions form an electrolytic media, such as water desalination, using suspension of divided materials in a flow capacitor. European Patent Application 13305761.2-1360, filed June 6, 2013

 [6]B. Dyatkin, O. Gogotsi, Y. Zozuly, B. Malinovskiy, P. Simon, Y. Gogotsi. High Capacitance of Coarse-Grained Carbide-Derived Carbon Particles. Abstract Book of the 4th International Symposium on Enhanced Electrochemical Capacitors, June 8-12 2015, Montpelier, France, p.143.

 [7] Hatzell, K. B., Iwama, E., Daffos, B., Taberna, P. L., Tzedakis, T., Gogotsi, A., Gogotsi, Y. High Electrosorption Capacity Electrodes for Capacitive Deionization, 224th ECS Meeting (October 27–November 1, 2013), Meeting Abstracts (No. 4, pp. 235-235).

 [8]. Mikhalovsky SV. Emerging technologies in extracorporeal treatment: Focus on adsorption. Perfusion-UK 2003;16(2):47–54.

Download PDF Version of Nanostructured tunable mesoporous carbon for energy and biomedical applications

Here you can find Book of Abstract of the Conference NBP 2015

 

НОВОСТИ НАУКИ И НАНОТЕХНОЛОГИИ

ДВАДЦАТЬ ТРЕТЬЯ ЕЖЕГОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ - YUCOMAT 2022 ДВЕНАДЦАТАЯ ВСЕМИРНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ КРУГЛЫЙ СТОЛ ПО СПЕКАНИЮ - XII WRTCS 2022 Герцег-Нови, 29 августа – 2 сентября 2022 г.

alt

Наши коллеги и партнеры представили наши совместные работы на конференции Yucomat 2022- на Симпозиуме по биоматериалам и два совместных постера на постерной сессии конференции.

 
Исследователи из MRC приняли участие в междкнародной конференции по максенам - MXene Conferene 2022

second MXene COnference 2022, Drexel University, USA

Члены команды MRC доктор Алексей Гогоци, Вероника Загородная, доктор Ирина Рослик посетили международную конференцию MXene Confrence 2022, которая проходила 1-3 августа 2022 г., в Университете Дрекселя, Филадельфия, США. Эта 2-я международная конференция по  максенам MXene біла поствящена крупным открытиям в оласти наноматериалов  MXene, включая их рекордную электропроводность,  свойства электромагитной защиты,  электрохимическую емкость, преобразование света в тепло и другие свойства в перспективе.

 
Якщо маєте бажання допомогти та підтримати коштами закупку партій допомоги, витрати на відправки в Україну та доставки по Україні на місця

altДякуємо всім друзям, партнерам, волонтерам за допомогу та вашу невтомну роботу! Продовжуємо допомагати нашим захисникам та доправляємо військове спорядження, гуманітарну допомогу, польову медицину та спеціальні медицині засоби до військових підрозділів, територіальної оборони, лікарень на передовій!

 
Допомога Україні - з США, Европи, всього світу!

3.jpg - 197.81 Kb Якщо є люди, фонди та волонтери, які хочуть відправити допомогу в Україну з країн Європи або США, ми готові приймати на наші склади, складати збірні чи окремі партії та під замовлення і прицільно передавати їх далі кому вона необхідна. На всю гуманітарну допомогу буде надано звітність про передачу, фото.

Наша організація в Києві називається Materials Research Center (ТОВ Центр матеріалознавства). Я, Гогоці Олексій Георгійович (Oleksiy Gogotsi), знаходжуся зараз у США у відрядженні в районі Філадельфії, маю можливість вирішувати та координувати всі питання з організації доставки гуманітарної допомоги та захисної амуніції і обладнання в Польщу із подальшим вивозом через зелений коридор на наш склад у Львові, або прямо до нашого складу у Львові, та далі на місця, де цього терміново потребують. Є дуже термінові запити про допомогу від бригад ЗСУ, територіальної оборони та відділів Нацполіції України, медиків.

Будь ласка, контактуйте, також маю можливість під'їхати до Вас.

Тел /Viber/WhatsApp/Telegram/Signal: + 380632332443, Телефон в США +18082038092

e-mail: helpukraine@mrc.org.ua

 
MRC Ukraine Foundation. Передача волонтерам засобів польової медицини для військових Сил Спеціальних Операцій Збройних Сил України

alt

MRC Ukraine Foundation. Передача волонтерам засобів польової медицини для військових Сил Спеціальних Операцій Збройних Сил України. Спеціалізовані медичні засоби передані від Фундації Сил Спецпризначення та гуманітарного фонду Зелених Беретів, США.

 

 
MRC Ukraine Foundation. Передаємо засоби польової медицини від гуманітарного фонду Зелених Беретів із США волонтерській групі Кернел для ТРО різних міст, військової частини та лікарень

alt

MRC Ukraine Foundation. Передаємо засоби польової медицини від гуманітарного фонду Зелених Беретів із США волонтерській групі Кернел для Територіальної оборони Києва, Полтави, Вінниці, Вознесенська, а також окремих військових частин в Києві та Тернополі. Також частина медичних засобів передана до Краснопільської лікарні в Сумській області та лікарні міста Вознесенськ Миколаївської області.

 

 
MRC Ukraine Foundation. Передача з нашого складу у Львові польової медицини для окремого військового підрозділу

alt

MRC Ukraine Foundation. Передача з нашого складу у Львові польової медицини для окремого військового підрозділу від американського гуманітарного фонду Green Beret Humanitarian Fund

 
Без ума от максенов MXenes. Спустя десятилетие после открытия в Дрекселе двухмерные материалы подталкивают инженеров и ученых к переосмыслению границ возможного.

Профессор Юрий ГогоциГоворят, что большие вещи приходят в маленьких посылках. И в течение последнего десятилетия MXenes - двумерные соединения углерода и переходных металлов, впервые разработанные в Дрекселе - подтверждали эту точку зрения, стимулируя инновации во многих областях науки. Теперь новое партнерство открывает возможности для помощи MXenes в спасении жизней.

 
В Сумском Государственном Университете состоится лекция профессора Юрия Гогоци «От открытия новых (нано) материалов к передовым технологиям или приключения украинца в Америке», 27 мая 2021 г. в 16:00, Конгресс-Центр СумГУ

Профессор Юрий Гогоци, директор Института наноматериалов имени А. Дж. Дрекселя, Университет ДрекселяСовместно с этой лекцией профессор Юрий Гогоци получит звание почетного доктора Сумского государственного университета.Это уникальная возможность приобщиться к науке мирового уровня, окунуться в мир наноматериалов и проследить научный путь нашего соотечественника. Лекция пройдет в 16:00, 27 мая 2021 года в Конгресс-Центре СумГУ, зал Сингапур 220, в г. Сумы.

 
Использование двумерного материала максена MXene, в качестве фильтра в носимом устройстве искусственной почки

MXene порыМатериал MXene, который был впервые получен учеными из Университета Дрекселя в 2011 году, - это еще один шаг к тому, чтобы изменить жизнь людей, страдающих болезней почек на последней стадиии.  Nephria Bio, Inc., спин-офф южнокорейской компании по производству медицинского оборудования EOFlow Co., Ltd., расположенной в США, подписала лицензионное соглашение с университетом на использование двумерного материала максена MXene, в качестве фильтра в носимом устройстве искусственной почки, которое они разрабатывают. Эта технология может позволить многим из миллионов людей всем мире, страдающих заболеванием почек последней стадии, более свободно передвигаться, не тратя часы каждую неделю на привязанность к большим диализным аппаратам.

 
Покрытие из максена MXene может защищать носимые устройства от электромагнитных помех

mxene-emi-fabric

Группа ученых из Университета Дрекселя (Филадельфия, США) опубликовала многообещающие результаты исследования, которые показывают, что ткань, покрытая высокопроводящим двумерным материалом под названием MXene, очень эффективно блокирует электромагнитные волны и потенциально опасное излучение. Эта работа может существенно повлиять на промышленное производство электронного текстиля, становясь привлекательной альтернативой используемым в настоящее время металлическим проводящим красителям, и позволяя широко внедрять бесшовно интегрированные текстильные устройства со значительными улучшенные характеристики экранирования электромагнитных помех.

 
Интервью профессора Юрия Гогоци о его исследованиях, разработках, поисках вдохновения, финансирования и контактов в научном мире

Профессор Юрий Гогоци, директор Института наноматериалов имени А. Дж. Дрекселя, Университет ДрекселяПрофессор Юрий Гогоци - самый цитируемый ученый украинского происхождения и один из самых высоко цитируемых ученых в мире. Например, по данным Microsoft Academic за период последние 5 лет в области материаловедения (Materials science) он занимает второе место в мире по цитируемости его работ, по уровню h-index - четвертое. Также и другие наукометрические системы присваивают ему высочайшие рейтинги в мире (Web of Science, Scopus, Google Analytics). Он открыл новые материалы - Максены, которые, возможно, изменят мир. Юрий работал в Германии, Японии, Норвегии и, наконец, остановился в США, в Университете Дрекселя. Публикуем перевод интервью профессора Юрия Гогоци Журналу "Куншт" о его разработках, поисках вдохновения, финансирования и контактов в научном мире.

 
Масштабируемая система c реактором травления для производства перспективных 2D наноматериалов максенов MXenes

alt

Недавно группа исследователей опубликовала статью в журнале Advanced Engineering Materials о том, что лабораторная система с реактором травления, разработанная в Materials Research Centre в Киеве совместно с Университетом дрекселя, может превращать керамический материал-исходник в порошкообразный черный двумерный карбид титана MXene партиями в количестве до 50 граммов за синтез.

 
Участник проекта CANBIOSE из Центра материаловедения (MRC), Киев, Украина, посетил партнерскую организацию Вильнюсский университет, Вильнюс, Литва, 22.02-14.03.2020 г

altУчастник проекта CANBIOSE из Центра материаловедения (MRC), выполнил визит в партнерскую организацию Вильнюсский университет, для выполнения программы совместных исследований и тренингов.

 
Наука будущего и использование разумных наноматериалов в новых технологиях. Лекция профессора Юрия Гогоци для школьников, воспитанников Малой академии наук Украины в КПИ им. Сикорского, 27 февраля 2020 года

altВсемирно известный ученый-украинец профессор Юрий Георгиевич Гогоци рассказал о последних новинках нанотехнологий. Возможность для общения с ученым мирового уровня - редкость, но воспитанникам Малой Академии Наук Украины (МАН) везет. Именно такую ​​возможность они недавно получили.

 
Участник проекта H2020 NANO2DAY от MRC Иван Гришко посетил партнерскую организацию Латвийского Университета, Риги, в ноябре-декабре 2019 года

altИнженер-исследователь из MRC Иван Гришко находится в Латвийском университете, где провел семинар по MXenes

 
Участники проекта Horizon 2020 CANBIOSE из Центра материаловедения (MRC), Киев, Украина, посетили партнеров по проекту из Университета им. Адама Мицкевича в Познани, Польша, 27.10-26.11.2019019

altСовместно с польскими коллегами они  получали навыки работы с оборудованием, участвовали в работе по тестированию и характеризации наноматериалов.

 
Участники проекта Horizon 2020 NANO2DAY из Центра материаловедения (MRC), Киев, Украина, Зозуля Юлия и Виталий Балицкий посетили партнерскую организацию Каунасский технологический университет, Каунас, Литва, август 2019 г. - октябрь 2019 г.

altСовместно с коллегами из КТУ они занимались симуляциями и моделированием механических свойств наноматериалов и нанокомпозитов.

 
Поздравляем профессора Юрия Гогоци с избранием в члены Европейской академии наук (EURASC)!

профессор Юрий Гогоци, Университет Дрекселя, СШАВ январе 2019 года профессор Юрий Гогоци был избран членом Европейской академии наук (EURASC). Профессор Юрий Гогоци - ведущий украинский и американский ученый в области химии, с 2000 года профессор Университета Дрекселя, Филадельфия, США, в области материаловедения, инженерии и нанотехнологий.

 
Участники проекта Horizon 2020 NANO2DAY из Центра материаловедения (MRC), Киев, Украина, посетили партнерскую организацию Белорусский государственный университет, Минск, Беларусь, май 2019 года.

altMRC посетил партнерскую организацию Белорусский государственный университет. Вместе с нашими партнерами из БГУ был обсужден и изучен опыт в области диспергирования CNT и графена в полимерах. Проводились сравнения разных смол  и отвердителя для изготовления полимерной матрицы.