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Ali M, Yameen B, Cervera J, Ramírez P, Neumann R, Ensinger W, Knoll W, Azzaroni O. Layer-by-Layer Assembly of Polyelectrolytes into Ionic Current Rectifying Solid-State Nanopores: Insights from Theory and Experiment. J Am Chem Soc 2010; 132:8338-48. [DOI: 10.1021/ja101014y] [Citation(s) in RCA: 241] [Impact Index Per Article: 16.1] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/29/2022]
Affiliation(s)
- Mubarak Ali
- Fachbereich Material-u. Geowissenschaften, Fachgebiet Materialanalytik, Technische Universität Darmstadt, Petersenstrasse 23, D-64287 Darmstadt, Germany, Max-Planck-Institut für Polymerforschung, Ackermannweg 10, 55128 Mainz, Germany, Departament de Física de la Terra i Termodinámica, Universitat de Valéncia, E-46100 Burjassot, Spain, Departament de Física Aplicada, Universidad Politécnica de Valencia, E-46022 Valencia, Spain, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH, Planckstrasse 1, D-64291
| | - Basit Yameen
- Fachbereich Material-u. Geowissenschaften, Fachgebiet Materialanalytik, Technische Universität Darmstadt, Petersenstrasse 23, D-64287 Darmstadt, Germany, Max-Planck-Institut für Polymerforschung, Ackermannweg 10, 55128 Mainz, Germany, Departament de Física de la Terra i Termodinámica, Universitat de Valéncia, E-46100 Burjassot, Spain, Departament de Física Aplicada, Universidad Politécnica de Valencia, E-46022 Valencia, Spain, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH, Planckstrasse 1, D-64291
| | - Javier Cervera
- Fachbereich Material-u. Geowissenschaften, Fachgebiet Materialanalytik, Technische Universität Darmstadt, Petersenstrasse 23, D-64287 Darmstadt, Germany, Max-Planck-Institut für Polymerforschung, Ackermannweg 10, 55128 Mainz, Germany, Departament de Física de la Terra i Termodinámica, Universitat de Valéncia, E-46100 Burjassot, Spain, Departament de Física Aplicada, Universidad Politécnica de Valencia, E-46022 Valencia, Spain, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH, Planckstrasse 1, D-64291
| | - Patricio Ramírez
- Fachbereich Material-u. Geowissenschaften, Fachgebiet Materialanalytik, Technische Universität Darmstadt, Petersenstrasse 23, D-64287 Darmstadt, Germany, Max-Planck-Institut für Polymerforschung, Ackermannweg 10, 55128 Mainz, Germany, Departament de Física de la Terra i Termodinámica, Universitat de Valéncia, E-46100 Burjassot, Spain, Departament de Física Aplicada, Universidad Politécnica de Valencia, E-46022 Valencia, Spain, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH, Planckstrasse 1, D-64291
| | - Reinhard Neumann
- Fachbereich Material-u. Geowissenschaften, Fachgebiet Materialanalytik, Technische Universität Darmstadt, Petersenstrasse 23, D-64287 Darmstadt, Germany, Max-Planck-Institut für Polymerforschung, Ackermannweg 10, 55128 Mainz, Germany, Departament de Física de la Terra i Termodinámica, Universitat de Valéncia, E-46100 Burjassot, Spain, Departament de Física Aplicada, Universidad Politécnica de Valencia, E-46022 Valencia, Spain, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH, Planckstrasse 1, D-64291
| | - Wolfgang Ensinger
- Fachbereich Material-u. Geowissenschaften, Fachgebiet Materialanalytik, Technische Universität Darmstadt, Petersenstrasse 23, D-64287 Darmstadt, Germany, Max-Planck-Institut für Polymerforschung, Ackermannweg 10, 55128 Mainz, Germany, Departament de Física de la Terra i Termodinámica, Universitat de Valéncia, E-46100 Burjassot, Spain, Departament de Física Aplicada, Universidad Politécnica de Valencia, E-46022 Valencia, Spain, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH, Planckstrasse 1, D-64291
| | - Wolfgang Knoll
- Fachbereich Material-u. Geowissenschaften, Fachgebiet Materialanalytik, Technische Universität Darmstadt, Petersenstrasse 23, D-64287 Darmstadt, Germany, Max-Planck-Institut für Polymerforschung, Ackermannweg 10, 55128 Mainz, Germany, Departament de Física de la Terra i Termodinámica, Universitat de Valéncia, E-46100 Burjassot, Spain, Departament de Física Aplicada, Universidad Politécnica de Valencia, E-46022 Valencia, Spain, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH, Planckstrasse 1, D-64291
| | - Omar Azzaroni
- Fachbereich Material-u. Geowissenschaften, Fachgebiet Materialanalytik, Technische Universität Darmstadt, Petersenstrasse 23, D-64287 Darmstadt, Germany, Max-Planck-Institut für Polymerforschung, Ackermannweg 10, 55128 Mainz, Germany, Departament de Física de la Terra i Termodinámica, Universitat de Valéncia, E-46100 Burjassot, Spain, Departament de Física Aplicada, Universidad Politécnica de Valencia, E-46022 Valencia, Spain, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH, Planckstrasse 1, D-64291
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Liu G, Dotzauer DM, Bruening ML. Ion-Exchange Membranes Prepared Using Layer-by-Layer Polyelectrolyte Deposition. J Memb Sci 2010; 354:198-205. [PMID: 20606722 PMCID: PMC2894478 DOI: 10.1016/j.memsci.2010.02.047] [Citation(s) in RCA: 46] [Impact Index Per Article: 3.1] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Grants] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/20/2022]
Abstract
Layer-by-layer polyelectrolyte adsorption in porous polymeric membranes provides a simple way to create ion-exchange sites without greatly decreasing hydraulic permeability (<20% reduction in permeability). At 80% breakthrough, membranes coated with 3-bilayer poly(styrene sulfonate) (PSS)/polyethyleneimine (PEI) films bind 37±6 mg of negatively charged Au colloids per mL of membrane volume. The binding capacity of membranes coated with 1-bilayer films decreases in the order PSS/PEI>PSS/poly(diallyldimethyl ammonium chloride)>PSS/poly(allylamine hydrochloride). Films terminated with a polyanion present cation-exchange sites that bind lysozyme, and the lysozyme-binding capacities of (PSS/PEI)(3)/PSS films increase with the ionic strength of the solution from which the last PSS layer is deposited. Charge screening during deposition of the terminal PSS layer gives rise to a larger number of ion-exchange sites and lysozyme binding capacities as high as 16 mg per mL of membrane. At 10% breakthrough, a stack of 3 membranes binds 3 times as much lysozyme as a single membrane, showing that stacking is an effective way to increase capacity.
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Affiliation(s)
- Guanqing Liu
- Department of Chemistry, Michigan State University, East Lansing, Michigan, 48824
| | - David M. Dotzauer
- Department of Chemistry, Michigan State University, East Lansing, Michigan, 48824
| | - Merlin L Bruening
- Department of Chemistry, Michigan State University, East Lansing, Michigan, 48824
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