ממברנות חכמות עם זיכרונות מייצרות מסננים חכמים מהדור הבא

ממברנות חכמות עם זיכרונות מייצרות מסננים חכמים מהדור הבא

חותמת זמן: 19 באפריל 2023 2:07
צומת המקור: 2596069
19 באפריל, 2023 (חדשות 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 טבע (“pH-dependent water permeability switching and its memory in MoS2 membranes”), מסבירים מדענים כיצד פיתחו ממברנות אינטליגנטיות שיכולות לשנות את תכונותיהן בהתאם לסביבה ולזכור עד כמה הן היו חדירות לפני כן. המשמעות היא שהממברנות יכולות להסתגל לתנאים שונים בסביבתן, וחשוב מכך, לשנן את מצבן, תכונה שניתן לנצל ביישומים רבים ושונים. השקפתו של rtist על ממברנות אינטליגנטיות עם השפעות זיכרון 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 חומר דו מימדי שנקרא מוליבדן דיסולפיד) שיכול לזכור עד כמה הם היו חדירים לפני כן. החוקרים הראו שניתן לווסת את הדרך שבה יונים ומים חודרים לממברנות על ידי שליטה ב-pH החיצוני. הממברנות מחקות את התפקוד של ממברנות תאים ביולוגיות ומציגות התנהגות היסטרית של הובלת יונים ומים בתגובה ל-pH, מה שאומר שהם זוכרים לאיזה pH הם נחשפו קודם לכן. "השפעות הזיכרון שראינו הן ייחודיות לממברנות הללו ומעולם לא נצפו קודם לכן בשום ממברנה אנאורגנית", אמר המחבר הראשון ד"ר אמריטרופ אצ'ארי מאוניברסיטת מנצ'סטר. החוקרים הוכיחו שניתן להשתמש באפקט הביומימטי כדי לשפר את חישת זיהום בפצעים אוטונומיים. לשם כך הם הניחו את הממברנות באקסודאט מלאכותי של פצעים, המדמה את הנוזל שנוצר מפצעים, והכניסו אותם לשינויים ב-pH. הממברנות אפשרו חלחול של יציאת הפצע רק ברמות pH הרלוונטיות לפצע נגוע, ובכך אפשרו להשתמש בהם כחיישנים לזיהוי זיהום. החוקרים אומרים כי הממברנות החדשות יכולות לשמש גם במגוון יישומים אחרים תלויי pH, מ ננו סינון לחקות את תפקודם של תאים עצביים. מחבר שותף פרופסור קוסטיה נובוסלוב, פרופסור לאנגוורת'י בבית הספר לפיזיקה ואסטרונומיה באוניברסיטת מנצ'סטר ופרופסור במרכז לחומרים דו-ממדיים מתקדמים, האוניברסיטה הלאומית של סינגפור אמר: "הייחודיות בממברנה הזו היא בתגובת ה-pH ההיסטרית שלו. ניתן לראות כפונקציית זיכרון, הפותחת הרבה אפיקים מעניינים ליצירת ממברנות חכמות ומבנים אחרים. מחקר בכיוון זה יכול למלא תפקיד מרכזי בתכנון טכנולוגיות חכמות למחר".

בול זמן:

עוד מ ננוווק