Conducción de protones a través de puentes de agua hidratados en la película de colágeno
Autores: Matsui, Hiroshi; Matsuo, Yasumitsu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Conducción de protones a través de puentes de agua hidratados en la película de colágeno
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales para aplicaciones biomédicas
Palabras clave
Películas de colágeno
Conducción de protones
Redes de agua
Humedad relativa
Capa de hidratación
Conductividad de protones
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
Las películas de colágeno con conducción de protones son un candidato para la próxima generación de electrolitos de celdas de combustible. Para aclarar la relación entre la conductividad de protones y la formación de redes de agua en la película de colágeno originada de la escama de tilapia, medimos sistemáticamente la conductividad de corriente alterna, el espectro de absorción infrarroja y el cambio de peso en función de la humedad relativa (HR) a temperatura ambiente. La absorbancia integrada relacionada con un modo de estiramiento O-H de las moléculas de agua aumenta por encima del 60% de HR de acuerdo con el cambio de peso. La conductividad de corriente continua varía en las cercanías del 60 y 83% de HR. A partir de esos resultados, hemos determinado la conductividad de corriente continua frente al número de hidratación por unidad (Gly-X-Y). La conducción de protones es negligible en la molécula de colágeno en sí, pero está dominada por la capa de hidratación, cuyo desarrollo se caracteriza por tres regiones. Para 0 < < 2, la conductividad es extremadamente pequeña, porque la molécula de agua en la capa de hidratación primaria tiene pocos enlaces de hidrógeno entre sí. Para 2 < < 4, ocurre una conducción de protones cuasi-unidimensional a través de puentes intra-agua en la hélice. Para 4 < , la molécula de agua llena la hélice y se forman puentes inter-agua entre las hélices adyacentes, de modo que se extiende una red conductora de protones en tres dimensiones.
Descripción
Las películas de colágeno con conducción de protones son un candidato para la próxima generación de electrolitos de celdas de combustible. Para aclarar la relación entre la conductividad de protones y la formación de redes de agua en la película de colágeno originada de la escama de tilapia, medimos sistemáticamente la conductividad de corriente alterna, el espectro de absorción infrarroja y el cambio de peso en función de la humedad relativa (HR) a temperatura ambiente. La absorbancia integrada relacionada con un modo de estiramiento O-H de las moléculas de agua aumenta por encima del 60% de HR de acuerdo con el cambio de peso. La conductividad de corriente continua varía en las cercanías del 60 y 83% de HR. A partir de esos resultados, hemos determinado la conductividad de corriente continua frente al número de hidratación por unidad (Gly-X-Y). La conducción de protones es negligible en la molécula de colágeno en sí, pero está dominada por la capa de hidratación, cuyo desarrollo se caracteriza por tres regiones. Para 0 < < 2, la conductividad es extremadamente pequeña, porque la molécula de agua en la capa de hidratación primaria tiene pocos enlaces de hidrógeno entre sí. Para 2 < < 4, ocurre una conducción de protones cuasi-unidimensional a través de puentes intra-agua en la hélice. Para 4 < , la molécula de agua llena la hélice y se forman puentes inter-agua entre las hélices adyacentes, de modo que se extiende una red conductora de protones en tres dimensiones.