En nano-løsning på globalt vandproblem:Nanomembraner kan filtrere bakterier

(PhysOrg.com)-Ny nanomaterialeforskning fra universitetet i Buffalo kan føre til nye løsninger på et ældgammelt folkesundhedsproblem:hvordan man adskiller bakterier fra drikkevand.

For det blotte øje, både vandmolekyler og bakterier er usynlige - objekter så små, at de måles med nanometeret, en længdeenhed omkring 100, 000 gange tyndere end bredden af ​​et menneskehår.

Men på det mikroskopiske niveau, de to er faktisk meget forskellige i størrelse. Et enkelt vandmolekyle er mindre end et nanometer bredt, mens nogle af de mest reducerende bakterier er et par hundrede.

Arbejde med en særlig slags polymer kaldet en blokcopolymer, et UB -forskerhold har syntetiseret en ny slags nanomembran indeholdende porer med en diameter på cirka 55 nanometer - stor nok til, at vand let kan glide igennem, men for lille til bakterier.

Porestørrelsen er den største, nogen nogensinde har opnået ved hjælp af blokcopolymerer, som besidder særlige egenskaber, der sikrer, at porerne vil være jævnt fordelt, sagde Javid Rzayev, UB -kemikeren, der ledede undersøgelsen. Resultaterne blev offentliggjort online den 31. januar i Nano bogstaver og vil blive vist i tidsskriftets trykte udgave senere på året, med UB kemi kandidatstuderende Justin Bolton som hovedforfatter.

"Disse materialer giver nye muligheder for anvendelse som filtreringsmembraner, "sagde Rzayev, en adjunkt i kemi. "Kommercielle membraner har begrænsninger for poretæthed eller ensartethed af porestørrelsen. Membranerne fremstillet af blokcopolymerer har en meget tæt fordeling af porer, og porerne er ensartede. "

"Der er meget forskning på dette område, men hvad vores forskerhold var i stand til at udrette er at udvide rækkevidden af ​​tilgængelige porer til 50 nanometer i diameter, som tidligere var uopnåelig ved blokcopolymerbaserede metoder, "Rzayev fortsatte." At gøre porerne større øger vandstrømmen, hvilket vil udmønte sig i omkostnings- og tidsbesparelser. På samme tid, 50 til 100 nm diameter porer er små nok til ikke at slippe bakterier igennem. Så, det er et sødt sted for denne form for applikation. "

Den nye nanomembran skylder sine særlige kvaliteter de polymerer, som forskere brugte til at skabe den. Blokcopolymerer består af to polymerer, der frastøder hinanden, men er "syet" sammen i den ene ende for at danne den enkelte copolymer.

Når mange blokcopolymerer blandes sammen, deres gensidige frastødning får dem til at samles i en regelmæssig, skiftevis mønster. Resultatet af denne proces, kaldes selvsamling, er en fast nanomembran omfattende to forskellige slags polymerer.

For at skabe porerne i jævnt fordelt i materialet, Rzayev og kolleger fjernede simpelthen en af ​​polymererne. Porernes relativt store størrelse skyldtes den unikke arkitektur i de originale blokcopolymerer, som var fremstillet af flaskebørstemolekyler, der ligner runde hårbørster, med molekylære ”børstehår”, der rager ud hele vejen rundt om en molekylær rygrad.