L'uso di nanopori potrebbe portare ad acqua più pulita

Non tutti i nanopori sono creati uguali. Per cominciare, i loro diametri variano tra 1 e 10 nanometri (nm).

Il più piccolo di questi nanopori, chiamati nanopori a cifra (SDN), ha diametri inferiori a 10 nm e solo recentemente sono stati utilizzati in esperimenti per misurazioni di trasporto di precisione.

Un team di scienziati e colleghi di Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) di altre sette istituzioni, guidata dal Massachusetts Institute of Technology (MIT), hanno esaminato i recenti esperimenti SDN e identificato lacune critiche nella comprensione dell'idrodinamica di nanoscala, della struttura fluidica molecolare, della struttura fluidica e della termodinamica .
water filter

Il team ha affermato che una migliore comprensione dei trasporti in nanoscala può portare a tecnologie innovative come nuove membrane per la purificazione dell'acqua, nuovi materiali permeabili per il gas e dispositivi di stoccaggio di energia.

"Se riusciamo a colmare queste lacune, possiamo scoprire nuovi meccanismi di trasporto molecolare e ionico in nanoscala che possono applicarsi a una serie di nuove tecnologie", ha affermato lo scienziato materiale LLNL Tuan Anh Pham, coautore dell'articolo che appare sul Journal nel diario di chimica fisica.

Gli SDN possono essere adattati al setaccio gli ioni efficienti dall'acqua di mare e fungono da membrane per la desalinizzazione dell'acqua di mare; differenziare tra fluidi polari e non polari; migliorare il trasporto di protoni nelle applicazioni delle celle a combustibile; e generare elettricità dalla raccolta di energia osmotica.

"Una comprensione più profonda del trasporto d'acqua attraverso le SDN può consentirci di costruire solidi analoghi sintetici di proteine transmembrane, come le acquaporine, per le applicazioni di trattamento dell'acqua", ha affermato lo scienziato materiale LLNL Aleksandr Noy, un altro coautore dell'articolo.

Il team ha analizzato sette lacune di conoscenza nella comprensione del comportamento nanoscale. Ad esempio, gli scienziati hanno visto un potenziamento controintuitivo del flusso di slip nei nanopori, in cui i nanopori più stretti dimostrano i più alti tassi di trasporto di massa. Altre notevoli lacune di conoscenza includono i confini della fase fluida negli SDN che sono distorti rispetto alle loro controparti fluide sfuse e effetti correlativi non lineari nel trasporto ionico attraverso SDN che non sono osservati in nanopori di diametro maggiore.

"Ci aspettiamo che lo studio del trasporto molecolare e ionico in condizioni estreme testerà i limiti della meccanica fluida su scala di massa, offrirà opportunità per l'esplorazione di nuove tecniche sintetiche e spettroscopiche e informerà la nostra comprensione del trasporto alle interfacce molecolari", ha affermato Eric Schwegler " , Direttore LLNL della scienza sponsorizzata e coautore della recensione.