Biopolymer templated glass with a twist: Controlling the chirality, porosity, and photonic properties of silica with cellulose nanocrystals

Advanced Functional Materials

Volumn 24, Issue 3, 2014, Pages 327-338

  Shopsowitz, Kevin E ^a   Kelly, Joel A ^a   Hamad, Wadood Y ^b   MacLachlan, Mark J ^a  

^a UNIVERSITY OF BRITISH COLUMBIA   (Canada)

^b FPINNOVATIONS   (Canada)

Author keywords

cellulose; chiral nematic; mesoporous; photonic crystals; self assembly

Indexed keywords

CELLULOSE NANO-CRYSTALS; CELLULOSE NANOCRYSTAL (CNCS); CHIRAL NANOSTRUCTURES; CHIRAL NEMATIC LIQUID CRYSTALS; CHIRAL NEMATICS; MESOPOROUS; REFRACTOMETRIC SENSING; SELF ASSEMBLY PROCESS;

CELLULOSE; CHIRALITY; COMPOSITE FILMS; PHOTONIC CRYSTALS; REFRACTIVE INDEX; SELF ASSEMBLY; SENSITIVITY ANALYSIS; SILICA;

CELLULOSE DERIVATIVES;

ASSEMBLY; CELLULOSE; CELLULOSE DERIVATIVES; CRYSTALS; REFRACTIVITY; SENSITIVITY; SILICA;

EID: 84892801125     PISSN: 1616301X     EISSN: 16163028     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adfm.201301737     Document Type: Article

References (73)

1. D. Klemm, B. Heublein, H. P. Fink, A. Bohn, Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 3358.
2. L. R. Lynd, M. S. Laser, D. Brandsby, B. E. Dale, B. Davison, R. Hamilton, M. Himmel, M. Keller, J. D. McMillan, J. Sheehan, C. E. Wyman, Nat. Biotechnol. 2008, 26, 169.
3. D. Klemm, F. Kramer, S. Moritz, T. Lindström, M. Ankerfors, D. Gray, A. Dorris, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 5438.
4. B. G. Ranby, Acta Chem. Scand. 1949, 3, 649.
5. Y. Habibi, L. A. Lucia, O. J. Rojas, Chem. Rev. 2010, 110, 3479.
6. For recent work with CNC, see: a), M. J. D. Clift, E. J. Foster, D. Vanhecke, D. Studer, P. Wick, P. Gehr, B. Rothen-Rutishauser, C. Weder, Biomacromolecules 2011, 12, 3666
7. b) K. L. Dagnon, K. Shanmuganathan, C. Weder, S. J. Rowan, Macromolecules 2012, 45, 4707
8. c) H. Yang, A. Tejado, N. Alam, M. Antal, T. G. M. van de Ven, Langmuir 2012, 28, 7834
9. d) S. Eyley, S. Shariki, S. E. C. Dale, S. Bending, F. Marken, W. Thielemans, Langmuir 2012, 28, 6514
10. e) C. Olivier, C. Moreau, P. Bertoncini, H. Bizot, O. Chauvet, B. Cathala, Langmuir 2012, 28, 12463
11. f) R. Silva, J. Al-Sharab, T. Asefa, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 7171
12. g) J. Majoinen, A. Walther, J. R. McKee, E. Kontturi, V. Aseyev, J. M. Malho, J. Ruokolainen, O. Ikkala, Biomacromolecules 2011, 12, 2997
13. h) C. M. Cirtiu, A. F. Dunlop-Briere, A. Moores, Green Chem. 2011, 13, 288
14. i) N. Lin, A. Dufresne, Biomacromolecules 2013, 14, 871
15. j) I. Kalashnikova, H. Bizot, P. Bertoncini, B. Cathala, I. Capron, Soft Matter 2013, 9, 952.
16. J. F. Revol, H. Bradford, J. Giasson, R. H. Marchessault, D. G. Gray, Int. J.Biol. Macromol. 1992, 14, 170.
17. L. Heux, G. Chauve, C. Bonini, Langmuir 2000, 16, 8210.
18. X. M. Dong, T. Kimura, J. F. Revol, D. G. Gray, Langmuir 1996, 12, 2076.
19. X. M. Dong, D. G. Gray, Langmuir 1997, 13, 2404.
20. X. M. Dong, J. F. Revol, D. G. Gray, Cellulose 1998, 5, 19.
21. J. F. Revol, L. Godbout, D. G. Gray, J. Pulp Pap. Sci. 1998, 24, 146.
22. J. Pan, W. Hamad, S. K. Straus, Macromolecules 2010, 43, 3851.
23. H. De Vries, Acta Crystallogr. 1951, 4, 219.
24. S. Beck, J. Bouchard, R. Berry, Biomacromolecules 2011, 12, 167.
25. a) C. T. Kresge, M. E. Leonowicz, W. J. Roth, J. C. Vartuli, J. S. Beck, Nature 1992, 359, 710
26. b) J. S. Beck, J. C. Vartuli, W. J. Roth, M. E. Leonowicz, C. T. Kresge, K. D. Schmitt, C. T. W. Chu, D. H. Olson, E. W. Sheppard, S. B. McCullen, J. B. Higgins, J. L. Schlenker, J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 10834.
27. a) Q. S. Huo, D. I. Margolese, G. D. Stucky, Chem. Mater. 1996, 8, 1147
28. b) D. Y. Zhao, J. L. Feng, Q. S. Huo, N. Melosh, G. H. Fredrickson, B. F. Chmelka, G. D. Stucky, Science 1998, 279, 548.
29. For recent examples see: a), C. Xiao, N. Fujita, K. Miyasaka, Y. Sakamoto, O. Terasaki, Nature 2012, 487, 349
30. b) M. Guan, W. Wang, E. J. Henderson, O. Dag, C. Kuebel, V. S. K. Chakravadhanula, J. Rinck, I. L. Moudrakovski, J. Thomson, J. McDowell, A. K. Powell, H. Zhang, G. A. Ozin, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 8439
31. c) K. Ma, H. Sai, U. Wiesner, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 13180
32. d) O. Dag, E. J. Henderson, W. Wang, J. E. Lofgreen, S. Petrov, P. M. Brodersen, G. A. Ozin, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 17454
33. e) S. Das, T. Asefa, ACS Catal. 2011, 1, 502
34. f) R. Silva, A. V. Biradar, L. Fabris, T. Asefa, J. Phys. Chem. C 2011, 115, 22810
35. g) W. Yang, T.-P. Fellinger, M. Antonietti, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 206
36. h) W. C. Yoo, A. Stein, Chem. Mater. 2011, 23, 1761.
37. a) S. Che, A. E. Garcia-Bennett, T. Yokoi, K. Sakamoto, H. Kunieda, O. Terasaki, T. Tatsumi, Nat. Mater. 2003, 2, 801
38. b) S. Che, Z. Liu, T. Ohsuna, K. Sakamoto, O. Terasaki, T. Tatsumi, Nature 2004, 429, 281.
39. For other examples of chiral templated silica see: a), A. Gabashvili, D. D. Medina, A. Gedanken, Y. Mastai, J. Phys. Chem. B 2007, 111, 11105
40. b) S. Fireman-Shoresh, D. Avnir, S. Marx, Chem. Mater. 2003, 15, 3607
41. c) S. Fireman-Shoresh, I. Popov, D. Avnir, S. Marx, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 2650
42. d) T. Delclos, C. Aimé, E. Pouget, A. Brizard, I. Huc, M. H. Delville, R. Oda, Nano Lett. 2008, 8, 1929.
43. A. Thomas, M. Antonietti, Adv. Funct. Mater. 2003, 13, 763.
44. E. Dujardin, M. Blaseby, S. Mann, J. Mater. Chem. 2003, 13, 696.
45. O. D. Velev, T. A. Jede, R. F. Lobo, A. M. Lenhoff, Nature 1997, 389, 447.
46. B. T. Holland, C. F. Blanford, A. Stein, Science 1998, 281, 538.
47. R. C. Schroden, M. Al-Daous, C. F. Blanford, A. Stein, Chem. Mater. 2002, 14, 3305.
48. K. Busch, S. John, Phys. Rev. E 1998, 58, 3896.
49. Y. Y. Li, F. Cunin, J. R. Link, T. Gao, R. E. Betts, S. H. Reiver, V. Chin, S. N. Bhatia, M. J. Sailor, Science 2003, 299, 2045.
50. S. Y. Choi, M. Mamak, G. von Freymann, N. Chopra, G. A. Ozin, Nano Lett. 2006, 6, 2456.
51. M. E. Calvo, S. Colodrero, N. Hidalgo, G. Lozano, C. Lopez-Lopez, O. Sanchez-Sobrado, H. Miguez, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 4800.
52. F. Cunin, T. A. Schmedake, J. R. Link, Y. Y. Li, J. Koh, S. N. Bhatia, M. J. Sailor, Nat. Mater. 2002, 1, 39.
53. J. Kobler, B. V. Lotsch, G. A. Ozin, T. Bein, ACS Nano 2009, 3, 1669.
54. S. Colodrero, A. Mihi, L. Haggman, M. Ocana, G. Boschloo, A. Hagfeldt, H. Miguez, Adv. Mater. 2009, 21, 764.
55. Y. Yamada, T. Nakamura, M. Ishi, K. Yano, Langmuir 2006, 22, 2444.
56. H. Yamada, T. Nakamura, Y. Yamada, K. Yano, Adv. Mater. 2009, 21, 4134.
57. M. C. Fuertes, F. J. Lopez-Alcaraz, M. C. Marchi, H. E. Troiani, V. Luca, H. Miguez, G. J. A. A. Soler-Illia, Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 1247.
58. K. E. Shopsowitz, H. Qi, W. Y. Hamad, M. J. MacLachlan, Nature 2010, 468, 422.
59. K. E. Shopsowitz, W. Y. Hamad, M. J. MacLachlan, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 867.
60. K. E. Shopsowitz, W. Y. Hamad, M. J. MacLachlan, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 10991.
61. K. E. Shopsowitz, A. Stahl, W. Y. Hamad, M. J. MacLachlan, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 6886.
62. W. Y. Hamad, T. Q. Hu, Can. J. Chem. Eng. 2010, 88, 392.
63. J. A. Kelly, M. Yu, W. Y. Hamad, M. J. MacLachlan, Adv. Opt. Mater. 2013, 1, 295.
64. J. Majoinen, E. Kontturi, O. Ikkala, D. G. Gray, Cellulose 2012, 19, 1599.
65. C. J. Brinker, Y. F. Lu, A. Sellinger, H. Y. Fan, Adv. Mater. 1999, 11, 579.
66. a) M.-C. B. Salon, G. Gerbaud, M. Abdelmouleh, C. Bruzzese, S. Boufi, M. N. Belgacem, Magn. Reson. Chem. 2007, 45, 473
67. b) M. Abdelmouleh, S. Boufi, A. ben Salah, M. N. Belgacem, A. Gandini, Langmuir 2002, 18, 3203.
68. A. Bertoluzza, C. Fagnano, M. A. Morelli, V. Gottardi, M. Guglielmi, J. Non-Cryst. Solids 1982, 48, 117.
69. F. Rouquerol, J. Rouquerol, K. Sing, in Adsorption by Powders and Porous Solids, Academic Press, London, 1999, Ch. 4.
70. M. C. Burleigh, M. A. Markowitz, S. Jayasundera, M. S. Spector, C. W. Thomas, B. P. Gaber, J. Phys. Chem. B 2003, 107, 12628.
71. K. Robbie, D. J. Broer, M. J. Brett, Nature 1999, 399, 764.
72. I. B. Burgess, N. Koay, K. P. Raymond, M. Kolle, M. Loncar, J. Aizenberg, ACS Nano 2012, 6, 1427.
73. M. A. Anderson, A. Tinsley-Bown, P. Allcock, E. A. Perkins, P. Snow, M. Hollings, R. G. Smith, C. Reeves, D. J. Squirrell, S. Nicklin, T. I. Cox, Phys. Stat. Solidi A 2003, 197, 528.