メモリを備えたインテリジェントな膜が次世代のスマート フィルターを作る

19 (Nanowerkニュース) 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 自然 (“pH-dependent water permeability switching and its memory in MoS2 membranes”）、科学者たちは、環境に応じて特性を変えることができるインテリジェントな膜をどのように開発したかを説明し、以前の膜の透過性を思い出します。これは、膜が環境内のさまざまな条件に適応でき、さらに重要なことに、膜の状態を記憶できることを意味し、この機能はさまざまな用途に活用できます。 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 二次元素材 二硫化モリブデンと呼ばれる）は、以前の透過性を記憶することができます。研究者らは、イオンと水が膜に浸透する方法は、外部の pH を制御することで制御できることを示しました。 この膜は生体細胞膜の機能を模倣し、pH に応じてヒステリシスのあるイオンと水の輸送挙動を示します。これは、膜が以前に曝露された pH を記憶していることを意味します。 「私たちが観察した記憶効果はこれらの膜に特有であり、これまで無機膜では観察されたことがありません」と共著者のマンチェスター大学のアムリトループ・アチャリ博士は述べた。 研究者らは、バイオミメティック効果を利用して自律的な創傷感染感知を改善できることを実証しました。これを行うために、彼らは、創傷によって生成される液体を模倣した人工創傷滲出液の中に膜を配置し、それらの膜をpHの変化にさらした。この膜は、感染した創傷に関連する pH レベルでのみ創傷滲出液の透過を許可するため、感染検出用のセンサーとして使用できます。研究者らは、この新しい膜は、pH に依存する他の多くの用途にも使用できると述べています。 ナノ濾過 神経細胞の機能を模倣します。 共著者であるマンチェスター大学物理・天文学部のラングワーシー教授であり、シンガポール国立大学先進2D材料センター教授でもあるコスチャ・ノヴォセロフ教授は、次のように述べています。これは記憶機能として見ることができ、スマート膜やその他の構造を作成するための多くの興味深い道を開きます。この方向の研究は、明日のインテリジェントテクノロジーの設計において極めて重要な役割を果たすことができます。」

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