Membranas inteligentes con memorias hacen filtros inteligentes de última generación

19 abr 2023 (Noticias de Nanowerk) Researchers from the National Graphene Institute (NGI) have made ‘intelligent’ membranes whose ‘memory’ can be used in areas like smart separation technology, wound management, drug delivery, sensors and memory devices. “The history of membrane development spans more than 100 years and has led to a revolution in industrial separation processes,” says Professor Rahul Raveendran Nair, Carlsberg/Royal Academy of Engineering Research Chair and study team leader. “In recent years, there has been some effort towards making membranes that mimic biological structures, particularly their ‘intelligent’ characteristics.” Now, in research published in Naturaleza (“pH-dependent water permeability switching and its memory in MoS2 membranes”), los científicos explican cómo han desarrollado membranas inteligentes que pueden alterar sus propiedades en función del entorno y recuerdan lo permeables que eran antes. Esto significa que las membranas pueden adaptarse a diferentes condiciones de su entorno y, lo que es más importante, memorizar su estado, una característica que puede explotarse en muchas aplicaciones diferentes. Artist’s view of intelligent membranes with memory effects. (Image: R.Nair) A phenomenon known as hysteresis is the most common expression of memory or intelligence in a material. It refers to the situation where a system’s current properties are dependent and related to its previous state. Hysteresis is commonly observed in magnetic materials. For example, a magnet may have more than one possible magnetic moment in each magnetic field depending on the field the magnet was subjected to in the past. Hysteresis is rarely seen, however, in molecular transport through artificial membranes. “Coming up with simple and effective clean water solutions is one of our greatest global challenges. This study shows that fundamental molecular level insights and nanoscale materials offer great potential for the development of ‘smart’ membranes for water purification and other applications,” said Professor Angelos Michaelides of the University of Cambridge. In this work, the Manchester team in collaboration with scientists from University of Cambridge, Xiamen University, Dalian University of Technology, University of York, and National University of Singapore has developed intelligent membranes based on MoS2 (a material bidimensional llamado disulfuro de molibdeno) que pueden recordar cuán permeables eran antes. Los investigadores han demostrado que la forma en que los iones y el agua se infiltran en las membranas se puede regular controlando el pH externo. Las membranas imitan la función de las membranas celulares biológicas y muestran un comportamiento histerético de transporte de iones y agua en respuesta al pH, lo que significa que recuerdan a qué pH estuvieron expuestas antes. "Los efectos de la memoria que hemos observado son exclusivos de estas membranas y nunca antes se habían observado en ninguna membrana inorgánica", dijo el coautor primero, el Dr. Amritroop Achari de la Universidad de Manchester. Los investigadores demostraron que el efecto biomimético podría utilizarse para mejorar la detección autónoma de infecciones en heridas. Para ello, colocaron las membranas en un exudado artificial de heridas, que simula el líquido que producen las heridas, y las sometieron a cambios de pH. Las membranas solo permitieron la permeación del exudado de la herida a niveles de pH relevantes para una herida infectada, lo que permitió su uso como sensores para la detección de infecciones. Los investigadores dicen que las nuevas membranas también se pueden utilizar en muchas otras aplicaciones dependientes del pH, desde nanofiltración para imitar la función de las células neuronales. El coautor, el profesor Kostya Novoselov, profesor Langworthy en la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Manchester y profesor del Centro de Materiales 2D Avanzados de la Universidad Nacional de Singapur, dijo: "La singularidad de esta membrana es que su respuesta histerética del pH Puede verse como una función de la memoria, que abre muchas vías interesantes para la creación de membranas inteligentes y otras estructuras. La investigación en esta dirección puede desempeñar un papel fundamental en el diseño de tecnologías inteligentes del mañana”.

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• Fuente: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62843.php