Brug af nanoporer kan føre til renere vand

Ikke alle nanoporer er skabt ens. Til at begynde med, deres diametre varierer mellem 1 og 10 nanometer (nm).

Den mindste af disse nanoporer, kaldet Single Digit Nanopores (SDN'er), har diametre på mindre end 10 nm og er først for nylig blevet brugt i forsøg til præcisionstransportmålinger.

Et team af Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) forskere og kolleger fra syv andre institutioner, ledet af Massachusetts Institute of Technology (MIT), har gennemgået de seneste SDN -eksperimenter og identificeret kritiske huller i forståelsen af ​​nanoskalahydrodynamik, molekylsigtning, fluidisk struktur og termodynamik.

Teamet sagde, at en bedre forståelse af transport i nanoskalaen kan føre til innovative teknologier såsom nye membraner til vandrensning, nye gasgennemtrængelige materialer og energilagringsenheder.

"Hvis vi kan udfylde disse huller, vi kan opdage nye mekanismer for molekylær og ionisk transport på nanoskalaen, der kan gælde for en lang række nye teknologier, "sagde LLNL -materialeforsker Tuan Anh Pham, medforfatter af artiklen i The Journal of Physical Chemistry .

SDN'er kan skræddersys til at sigte ioner effektivt fra havvand og tjene som membraner til afsaltning af havvand; skelne mellem polære og upolare væsker; forbedre protontransport i brændselscelle applikationer; og generere elektricitet fra osmotisk krafthøstning.

"En dybere forståelse af vandtransport gennem SDN'er kan tillade os at bygge robuste syntetiske analoger af transmembrane proteiner, såsom aquaporiner, til applikationer til behandling af vand, "sagde LLNL -materialeforsker Aleksandr Noy, en anden medforfatter af artiklen.

Teamet analyserede syv vidende huller i forståelsen af ​​nanoskalaadfærd. For eksempel, forskere har set en modintuitiv slip-flow-forbedring i nanoporer, hvor de smalleste nanoporer viser de højeste massetransporthastigheder. Andre bemærkelsesværdige vidensgab omfatter fluidfasegrænser i SDN'er, der er forvrænget i forhold til deres bulkvæske -modparter, og ikke -lineær, korrelative virkninger i iontransport gennem SDN'er, der ikke observeres i nanoporer med større diameter.

"Vi forventer, at undersøgelsen af ​​molekylær og ionisk transport under ekstrem begrænsning vil teste grænserne for væskemekanisme i stor skala, give muligheder for udforskning af nye syntetiske og spektroskopiske teknikker og informere vores forståelse af transport ved molekylære grænseflader, "sagde Eric Schwegler, LLNL direktør for sponsoreret videnskab og medforfatter af anmeldelsen.