Los científicos de Lawrence Livermore, en colaboración con investigadores de la Northeastern University, han desarrollado poros de nanotubos de carbono que pueden excluir la sal del agua de mar. El equipo también descubrió que la permeabilidad al agua en nanotubos de carbono CNT con diámetros menores a un nanómetro 0.8 nm excedeel de nanotubos de carbono más anchos en un orden de magnitud.
Los nanotubos, estructuras huecas hechas de átomos de carbono en una disposición única, son más de 50,000 veces más delgadas que un cabello humano. La superficie interna súper lisa del nanotubo es responsable de su permeabilidad al agua notablemente alta, mientras que el tamaño de poro pequeño bloqueaiones de sal más grandes.
Las crecientes demandas de agua dulce representan una amenaza global para el desarrollo sostenible, lo que resulta en escasez de agua para 4 mil millones de personas. Las tecnologías actuales de purificación de agua pueden beneficiarse del desarrollo de membranas con poros especializados que imitan proteínas biológicas altamente eficientes y selectivas para el agua.
"Descubrimos que los nanotubos de carbono con diámetros más pequeños que un nanómetro tienen una característica estructural clave que permite un transporte mejorado. El estrecho canal hidrofóbico obliga al agua a translocarse en una disposición de una sola fila, un fenómeno similar al que se encuentra en el biológico más eficientetransportadores de agua ", dijo Ramya Tunuguntla, investigadora postdoctoral de LLNL y coautora del manuscrito que aparece en la edición del 24 de agosto de ciencia .
Las simulaciones por computadora y los estudios experimentales del transporte de agua a través de CNT con diámetros superiores a 1 nm mostraron un flujo de agua mejorado, pero no coincidieron con la eficiencia de transporte de las proteínas biológicas y no separaron la sal de manera eficiente, especialmente en salinidades más altas. El avance clave logrado porel equipo de LLNL debía usar nanotubos de menor diámetro que brindaran el impulso requerido en el rendimiento.
"Estos estudios revelaron los detalles del mecanismo de transporte de agua y mostraron que la manipulación racional de estos parámetros puede mejorar la eficiencia de los poros", dijo Meni Wanunu, profesora de física en la Northeastern University y coautora del estudio.
"Los nanotubos de carbono son una plataforma única para estudiar el transporte molecular y la nanofluídica", dijo Alex Noy, investigador principal de LLNL en el proyecto CNT y autor principal del artículo. "Su tamaño subnanométrico, superficies atómicamente lisas y similitud con la celularlos canales de transporte de agua los hacen excepcionalmente adecuados para este propósito, y es muy emocionante hacer un canal de agua sintético que funcione mejor que el de la naturaleza ".
Este descubrimiento de los científicos de LLNL y sus colegas tiene claras implicaciones para la próxima generación de tecnologías de purificación de agua y estimulará un renovado interés en el desarrollo de la próxima generación de membranas de alto flujo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional Lawrence Livermore . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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