Dimensions of biological cellulose nanocrystals maximize fracture strength

ACS Macro Letters

Volumn 3, Issue 1, 2014, Pages 64-69

  Sinko, Robert ^a   Mishra, Shawn ^a   Ruiz, Luis ^a   Brandis, Nick ^a   Keten, Sinan ^a  

^a Northwestern University   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 84892737273     PISSN: None     EISSN: 21611653     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/mz400471y     Document Type: Article

References (58)

1. Fratzl, P.; Weinkamer, R. Prog. Mater. Sci. 2007, 52 (8) 1263-1334
2. Šturcová, A.; Davies, G. R.; Eichhorn, S. J. Biomacromolecules 2005, 6 (2) 1055-1061
3. Moon, R. J.; Martini, A.; Nairn, J.; Simonsen, J.; Youngblood, J. Chem. Soc. Rev. 2011, 40 (7) 3941-3994
4. Postek, M. T.; Vladár, A.; Dagata, J.; Farkas, N.; Ming, B.; Wagner, R.; Raman, A.; Moon, R. J.; Sabo, R.; Wegner, T. H. Meas. Sci. Technol. 2011, 22 (2) 024005
5. Eichhorn, S.; Davies, G. Cellulose 2006, 13 (3) 291-307
6. Imam, S. H.; Greene, R. V.; Zaidi, B. R. Biopolymers: utilizing nature's advanced materials; American Chemical Society: Washington, DC, 1999.
7. Tashiro, K.; Kobayashi, M. Polymer 1991, 32 (8) 1516-1526
8. Beck-Candanedo, S.; Roman, M.; Gray, D. G. Biomacromolecules 2005, 6 (2) 1048-1054
9. Dong, X. M.; Revol, J. F.; Gray, D. G. Cellulose 1998, 5 (1) 19-32
10. Hubbe, M. A.; Rojas, O. J.; Lucia, L. A.; Sain, M. Bioresources 2008, 3 (3) 929-980
11. Padalkar, S.; Capadona, J. R.; Rowan, S. J.; Weder, C.; Won, Y.-H.; Stanciu, L. A.; Moon, R. J. Langmuir 2010, 26 (11) 8497-8502
12. Rusli, R.; Eichhorn, S. J. Appl. Phys. Lett. 2008, 93, 3
13. Spoljaric, S.; Genovese, A.; Shanks, R. A. Compos., Part A: Appl. Sci. Manuf. 2009, 40 (6-7) 791-799
14. Shanmuganathan, K.; Capadona, J. R.; Rowan, S. J.; Weder, C. J. Mater. Chem. 2010, 20 (1) 180-186
15. Derome, D.; Griffa, M.; Koebel, M.; Carmeliet, J. J. Struct. Biol. 2011, 173 (1) 180-190
16. Keten, S.; Xu, Z. P.; Ihle, B.; Buehler, M. J. Nat. Mater. 2010, 9 (4) 359-367
17. Keten, S.; Buehler, M. J. Nano Lett. 2008, 8 (2) 743-748
18. Dri, F.; Hector, L. G., Jr.; Moon, R. J.; Zavattieri, P.D. Cellulose 2013, 20 (6) 2703-2718
19. Neyertz, S.; Pizzi, A.; Merlin, A.; Maigret, B.; Brown, D.; Deglise, X. J. Appl. Polym. Sci. 2000, 78 (11) 1939-1946
20. Tanaka, F.; Iwata, T. Cellulose 2006, 13 (5) 509-517
21. Mazeau, K.; Vergelati, C. Langmuir 2002, 18 (5) 1919-1927
22. Yui, T.; Nishimura, S.; Akiba, S.; Hayashi, S. Carbohydr. Res. 2006, 341 (15) 2521-2530
23. Capadona, J. R.; Shanmuganathan, K.; Trittschuh, S.; Seidel, S.; Rowan, S. J.; Weder, C. Biomacromolecules 2009, 10 (4) 712-716
24. Morán, J. I.; Alvarez, V. A.; Cyras, V. P.; Vázquez, A. Cellulose 2008, 15 (1) 149-159
25. Chen, Y.; Liu, C.; Chang, P. R.; Cao, X.; Anderson, D. P. Carbohydr. Polym. 2009, 76 (4) 607-615
26. Saito, T.; Kuramae, R.; Wohlert, J.; Berglund, L. A.; Isogai, A. Biomacromolecules 2012, 14 (1) 248-253
27. Eichhorn, S. J. ACS Macro Lett. 2012, 1 (11) 1237-1239
28. Habibi, Y.; Lucia, L. A.; Rojas, O. J. Chem. Rev. 2010, 110 (6) 3479-3500
29. Li, Q.; Renneckar, S. Cellulose 2009, 16 (6) 1025-1032
30. Li, Q.; Renneckar, S. Biomacromolecules 2011, 12 (3) 650-659
31. Park, S.; Khalili-Araghi, F.; Tajkhorshid, E.; Schulten, K. J. Chem. Phys. 2003, 119, 3559
32. ImCi, T.; Putaux, J.-L.; Sugiyama, J. Polymer 2003, 44 (6) 1871-1879
33. Wiederho, Sm. J. Am. Ceram. Soc. 1969, 52 (2) 99
34. Ruiz, L.; Keten, S. J. Eng. Mech. 2012, http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE) EM.1943-7889.0000471
35. Lahiji, R. R.; Xu, X.; Reifenberger, R.; Raman, A.; Rudie, A.; Moon, R. J. Langmuir 2010, 26 (6) 4480-4488
36. Azizi Samir, M. A. S.; Alloin, F.; Dufresne, A. Biomacromolecules 2005, 6 (2) 612-626
37. Dufresne, A. J. Nanosci. Nanotechnol. 2006, 6 (2) 322-330
38. Kong, K.; Eichhorn, S. J. J. Macromol. Sci., Part B 2005, 44 (6) 1123-1136
39. Nishiyama, Y.; Langan, P.; Chanzy, H. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124 (31) 9074-9082
40. Bodvik, R.; Dedinaite, A.; Karlson, L.; Bergström, M.; Bäverbäck, P.; Pedersen, J. S.; Edwards, K.; Karlsson, G.; Varga, I.; Claesson, P. M. Colloids Surf., A 2010, 354 (1) 162-171
41. Biermann, O.; Hädicke, E.; Koltzenburg, S.; Müller-Plathe, F. Angew. Chem., Int. Ed. 2001, 40 (20) 3822-3825
42. Lindman, B.; Karlström, G.; Stigsson, L. J. Mol. Liq. 2010, 156 (1) 76-81
43. Ruiz, L.; VonAchen, P.; Lazzara, T. D.; Xu, T.; Keten, S. Nanotechnology 2013, 24, 19
44. Bell, G. Science 1978, 200 (4342) 618-627
45. Yamane, C.; Aoyagi, T.; Ago, M.; Sato, K.; Okajima, K.; Takahashi, T. Polym. J 2006, 38 (8) 819-826
46. Nova, A.; Keten, S.; Pugno, N. M.; Redaelli, A.; Buehler, M. J. Nano Lett 2010, 10 (7) 2626-2634
47. Israelachvili, J. N. Intermolecular and surface forces, revised third ed.; Academic Press: New York, 2011.
48. Brooks, B. R.; Bruccoleri, R. E.; Olafson, B. D.; States, D. J.; Swaminathan, S.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 1983, 4 (2) 187-217
49. Raman, E. P.; Guvench, O.; MacKerell, A. D. J. Phys. Chem. 2010, 114 (40) 12981-12994
50. Bergstrom, L.; Stemme, S.; Dahlfors, T.; Arwin, H.; Odberg, L. Cellulose 1999, 6 (1) 1-+
51. Ajayan, P. M.; Schadler, L. S.; Braun, P. V. Nanocomposite science and technology; Wiley: New York, 2006.
52. Chen, Y. S.; Chong, P. P.; Tong, Y. G. Scientometrics 1993, 28 (2) 183-204
53. Ackbarow, T.; Chen, X.; Keten, S.; Buehler, M. J. Proc. Natl. Acad. Sci. 2007, 104 (42) 16410-16415
54. Zhang, Y. Z.; Chen, X. L.; Liu, J.; Gao, P. J.; Shi, D. X.; Pang, S. J. J. Vac. Sci. Technol. B 1997, 15 (4) 1502-1505
55. Buehler, M. J.; Yao, H. M.; Ji, B. H.; Gao, H. J. Atomistic and continuum studies of flaw tolerant nanostructures in biological systems. In Mechanical Properties of Bioinspired and Biological Materials; Viney, C.; Katti, K.; Ulm, F. J.; Hellmich, C., Eds.; Cambridge University Press: New York, 2005; Vol. 844, pp 207-212.
56. Fratzl, P. J. R. Soc. Interface 2007, 4 (15) 637-642
57. Gao, H.; Ji, B.; Buehler, M. J.; Yao, H. Mech. Chem. Biosyst.: MCB 2004, 1 (1) 37-52
58. Gao, H. J.; Ji, B. H.; Jager, I. L.; Arzt, E.; Fratzl, P. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100 (10) 5597-5600