Los investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST han realizado simulaciones que sugieren que el grafeno, además de sus muchas otras características útiles, puede modificarse con poros especiales para actuar como un filtro o filtro sintonizable para iones átomos cargadosen un líquido
El concepto, que también puede funcionar con otros materiales de membrana, podría tener aplicaciones como sensores mecánicos a nanoescala, suministro de medicamentos, purificación de agua y tamices o bombas para mezclas de iones similares a los canales iónicos biológicos, que son críticos para la función de las células vivasLa investigación se describe en la edición del 26 de noviembre de Materiales de la naturaleza .
"Imagine algo así como un colador de cocina de malla fina con azúcar fluyendo a través de él", dijo el líder del proyecto Alex Smolyanitsky. "Usted estira ese colador de tal manera que cada agujero en la malla se hace 1-2 por ciento más grande.esperar que el flujo a través de esa malla se incremente aproximadamente en la misma cantidad. Bueno, aquí en realidad aumenta un 1,000 por ciento. Creo que es genial, con toneladas de aplicaciones ".
Si se puede lograr experimentalmente, este tamiz de grafeno sería el primer canal de iones artificiales que ofrece un aumento exponencial en el flujo de iones cuando se estira, ofreciendo posibilidades de separaciones o bombas de iones rápidas o control preciso de la salinidad. Los colaboradores planean estudios de laboratorio de estos sistemas,Smolyanitsky dijo.
El grafeno es una capa de átomos de carbono dispuestos en hexágonos, de forma similar al alambre de gallina, que conduce la electricidad. Las simulaciones de dinámica molecular del NIST se centraron en una hoja de grafeno de 5,5 por 6,4 nanómetros nm y presentaban pequeños orificios revestidos con oxígenoátomos. Estos poros son éteres corona: moléculas circulares eléctricamente neutras que se sabe que atrapan iones metálicos. Un estudio de simulación NIST anterior mostró que este tipo de membrana de grafeno podría usarse para la computación nanofluídica.
En las simulaciones, el grafeno se suspendió en agua que contiene cloruro de potasio, una sal que se divide en iones de potasio y cloro. Los poros del éter corona pueden atrapar iones de potasio, que tienen una carga positiva. Las velocidades de captura y liberación pueden controlarse eléctricamenteSe aplicó un campo eléctrico de varias intensidades para conducir la corriente de iones que fluye a través de la membrana.
Luego, los investigadores simularon tirar de la membrana con varios grados de fuerza para estirar y dilatar los poros, aumentando en gran medida el flujo de iones de potasio a través de la membrana. El estiramiento en todas las direcciones tuvo el mayor efecto, pero incluso tirar en una sola dirección tuvo un efectoefecto parcial
Los investigadores descubrieron que el aumento inesperadamente grande en el flujo de iones se debió a una interacción sutil de una serie de factores, incluida la delgadez del grafeno; interacciones entre iones y el líquido circundante; y las interacciones de poros iónicos, que se debilitan cuando los poros estánligeramente estirado. Hay un equilibrio muy sensible entre los iones y sus alrededores, dijo Smolyanitsky.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :