El uso de nanoporos podría conducir a agua más limpia

No todos los nanoporos son iguales. Para empezar, sus diámetros varían entre 1 y 10 nanómetros (NM).

El más pequeño de estos nanoporos, llamados nanoporos de un solo dígito (SDN), tiene diámetros de menos de 10 nm y solo recientemente se han utilizado en experimentos para mediciones de transporte de precisión.

Un equipo de científicos y colegas de Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) de otras siete instituciones, liderados por el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), han revisado experimentos recientes de SDN e identificaron brechas críticas en la comprensión de la comprensión de la hidrodinámica a nanocala, la sianza molecular, la estructura fluidica y la termodinámica termodinámica y la termodinámica termodinámica. .
water filter

El equipo dijo que una mejor comprensión del transporte a nanoescala puede conducir a tecnologías innovadoras como nuevas membranas para la purificación del agua, nuevos materiales permeables al gas y dispositivos de almacenamiento de energía.

"Si podemos llenar estos vacíos, podemos descubrir nuevos mecanismos de transporte molecular e iónico en la nanoescala que pueden aplicarse a una serie de nuevas tecnologías", dijo el científico material de LLNL Tuan Anh Pham, coautor del artículo que aparece en la revista. de química física.

Los SDN se pueden adaptar para tamizar iones de manera eficiente del agua de mar y sirven como membranas para la desalinización del agua de mar; diferenciado entre fluidos polares y no polares; mejorar el transporte de protones en aplicaciones de celdas de combustible; y generar electricidad a partir de la recolección de energía osmótica.

"Una comprensión más profunda del transporte de agua a través de SDN puede permitirnos construir análogos sintéticos robustos de proteínas transmembrana, como las acuaporinas, para aplicaciones de tratamiento de agua", dijo el científico material de LLNL Aleksandr Noy, otro coautor del artículo.

El equipo analizó siete brechas de conocimiento en la comprensión del comportamiento a nanoescala. Por ejemplo, los científicos han visto una mejora contradictoria de flujo de deslizamiento en nanoporos, en el que los nanoporos más estrechos demuestran las tasas de transporte masivo más altas. Otras brechas de conocimiento notables incluyen límites de fase de fluido en SDN que están distorsionadas en relación con sus contrapartes de fluido a granel y efectos correlativos no lineales en el transporte de iones a través de SDN que no se observan en nanoporos de mayor diámetro.

"Esperamos que el estudio del transporte molecular e iónico bajo una confinamiento extrema pruebe los límites de la mecánica de fluidos a gran escala a granel, brinde oportunidades para la exploración de nuevas técnicas sintéticas y espectroscópicas e informan nuestra comprensión del transporte en las interfaces moleculares", dijo Eric Schwegler , Director de Ciencias Patrocinadas de LLNL y coautor de la revisión.