Мембрана с динамическими каналами ускорит промышленное разделение веществ

Учёные из Университета Квинсленда разработали мембрану, которая пропускает молекулы быстрее и при этом не теряет точности разделения

Обычно чем быстрее молекулы проходят мембрану, тем хуже она их разделяет. По словам руководителя работы профессора Сивана Чжана, преодолеть это противоречие было одной из главных задач науки о мембранах. Авторы сосредоточились на крошечных каналах внутри мембраны шириной менее одного нанометра — примерно в 100 тысяч раз тоньше человеческого волоса. Эти каналы — своего рода «молекулярные магистрали», но молекулы в них трутся о стенки и прилипают к ним.

Вместо того чтобы менять размер или химический состав каналов, учёные сделали их подвижными: ввели в них ионы аммония, которые сами собой вращаются. Они работают как турникет — регулируют поток молекул и при этом не дают ему замедлиться. Так жёсткий неподвижный канал превратился в подвижную среду, где лучше передаётся энергия и быстрее движутся молекулы.

В опытах по разделению смеси этанола и воды новая мембрана работала в десять раз точнее обычной фильтрующей мембраны: воды через неё проходило примерно на 44 % больше, а этанола — на 90 % меньше. Работа опубликована в журнале Science.

Следующий шаг — внедрение технологии в промышленность: для энергоэффективного разделения веществ, восстановления ресурсов, утилизации CO2 и защиты окружающей среды.

Источник: EurekAlert!