Улучшение сепарации с помощью мембран из настраиваемых наночастиц

Контроль ионных взаимодействий в ограниченном пространстве, от протонообменных мембран в топливных элементах до ионных каналов в биологических мембранах, критически влияет на транспорт и селективность пористых материалов.

Новое исследование пользователей Центра наномасштабных материалов (CNM) из Чикагского университета совместно с группой CNM EMMD описывает универсальный подход к контролю электростатических взаимодействий мембраны с ионами. Метод заключается в осаждении лигандно-покрытых наночастиц вокруг входов в поры.

Ключевые аспекты метода:

• Используется гибкость и контроль синтеза лигированных наночастиц.
• Терминальные группы лигандов (например, метильная, карбоксильная, аминогруппа) позволяют настраивать плотность заряда мембраны и контролировать транспорт ионов.
• Продемонстрирована дополнительная функциональность: использование лигандов в качестве сайтов связывания для сульфонатных групп, что усиливает плотность заряда мембраны.
• Результаты распространены на меньшие масштабы путем систематического изменения диаметра исходных пор.

Значение работы:

• Описан ранее не исследованный метод функционализации мембран с использованием лигированных наночастиц для контроля ионного транспорта.
• Исследование фокусируется на введении зарядовых взаимодействий, но в целом результаты указывают на общий путь функционализации мембран, где лигированные наночастицы служат строительными блоками, заранее функционализированными подходящим лигандом.
• Работа открывает возможности для доставки на пористые подложки широкого спектра функциональных компонентов, которые уже химически адсорбированы на поверхности наночастиц.

Такой подход может оказать немедленное влияние на широкий класс мембранных систем, включая биологические и биомиметические, как в фундаментальных исследованиях, так и в прикладных технологиях.