Мембрана толщиной в 50 атомов сортирует отдельные молекулы
Новая пористая мембрана толщиной всего 50 атомов может произвести революцию в манипулировании объектами размером с молекулу.
Ключевые характеристики и преимущества:
- Толщина: 15 нанометров (в 4000 раз тоньше человеческого волоса).
- Материал: Кремний, используемый в производстве компьютерных чипов.
- Прочность: Выдерживает давление до 15 фунтов на квадратный дюйм, несмотря на ультратонкость и нанопоры.
- Эффективность: Ультратонкость означает более высокую скорость фильтрации и меньшие потери образца по сравнению с современными полимерными фильтрами.
Как это работает?
Мембрана была случайно обнаружена при изучении кристаллизации кремния. При нагреве материал сжимался в кристаллы, оставляя после себя нанопоры — подобно тому, как при образовании групп людей в комнате появляются пустые пространства.
Применения и тестирование:
- Медицина (диализ): В тестах мембрана за 6 минут отделила альбумин крови от более крупного белка IgG. Компания Johnson & Johnson выделила грант в $100,000 на разработку более эффективных методов диализа.
- Селективность по заряду: Мембрану можно зарядить, что позволяет разделять молекулы не только по размеру, но и по заряду (важно для топливных элементов).
- Биология и нейронаука: Предлагается использовать мембрану как подложку для выращивания нейронов из стволовых клеток. Клетки-«помощники» и стволовые клетки могут взаимодействовать через поры, не смешиваясь, что упростит последующее разделение.
- Промышленность: Технологией уже заинтересовались такие гиганты, как Intel, для фильтрации наночастиц в производстве микросхем.
Текущий статус:
Исследователи из Рочестерского университета основали компанию SiMPore для коммерциализации технологии. Ведутся работы по точной настройке размера пор (зависит от температуры нагрева кремния) и испытания на износ и устойчивость к засорению.
Исследование опубликовано в журнале Nature.