Bedre adskillelser med tilpassede nanopartikelmembraner

Fra protonudvekslingsmembraner i brændselsceller til ionkanaler i biologiske membraner, den velspecificerede kontrol af ioniske interaktioner i afgrænsede geometrier har dybt indflydelse på transporten og selektiviteten af ​​porøse materialer.

En ny undersøgelse af Center of Nanoscale Materials 'brugere fra University of Chicago, arbejder med CNM EMMD Group, beskriver en alsidig ny tilgang til at kontrollere en membrans elektrostatiske interaktioner med ioner ved at afsætte ligand-coatede nanopartikler omkring poreindgangene. Udnytter fleksibiliteten og kontrollen, hvormed ligerede nanopartikler kan syntetiseres, ligandterminale grupper såsom methyl, carboxyl og amin kan bruges til at indstille membranladningstætheden og kontrollere iontransport. Yderligere funktionalitet, udnytter liganderne som bindingssteder, er demonstreret for sulfonatgrupper, hvilket resulterer i en forøgelse af membranladningstætheden. Resultaterne udvides til mindre dimensioner ved systematisk at variere den underliggende porediameter.

Som en helhed, disse resultater skitserer en tidligere uudforsket metode til funktionalisering af nanopartikler af membraner ved hjælp af ligerede nanopartikler til at kontrollere iontransport. Mens denne undersøgelse fokuserer på indførelsen af ​​ladningsbaserede interaktioner, i sidste ende fremhæver resultaterne en generel vej mod membranfunktionalisering, der anvender ligerede nanopartikler som byggesten, funktionaliseret a-priori ved et passende valg af indkapslende ligand.

Dette arbejde åbner spændende muligheder for en række funktionaliserede komponenter, der er blevet kemisk adsorberet på overfladen af ​​nanopartikler, og for første gang, beskriver et middel til at levere denne funktionalitet til porøse underlag. En sådan tilgang kan have en øjeblikkelig indvirkning på en lang række membranbaserede systemer, herunder biologisk og biomimetisk oprindelse i både grundlæggende videnskabelige studier såvel som anvendte teknologier.