Inteligentne membrany z pamięcią tworzą inteligentne filtry nowej generacji

19 kwietnia 2023 (Wiadomości Nanowerk) Naukowcy z National Graphene Institute (NGI) stworzyli „inteligentne” membrany, których „pamięć” można wykorzystać w takich dziedzinach, jak inteligentna technologia separacji, leczenie ran, dostarczanie leków, czujniki i urządzenia pamięci. „Historia rozwoju membran obejmuje ponad 100 lat i doprowadziła do rewolucji w przemysłowych procesach separacji” — mówi profesor Rahul Raveendran Nair, kierownik badań Carlsberg/Royal Academy of Engineering i kierownik zespołu badawczego. „W ostatnich latach podjęto pewne wysiłki w celu stworzenia membran naśladujących struktury biologiczne, w szczególności ich„ inteligentne ”charakterystyki”. Teraz, w badaniach opublikowanych w Natura („Zależne od pH przełączanie przepuszczalności wody i jej pamięć w MoS2 membrany”) naukowcy wyjaśniają, w jaki sposób opracowali inteligentne membrany, które mogą zmieniać swoje właściwości w zależności od środowiska i pamiętają, jak przepuszczalne były wcześniej. Oznacza to, że membrany mogą dostosowywać się do różnych warunków otoczenia i, co ważniejsze, zapamiętywać swój stan, co można wykorzystać w wielu różnych zastosowaniach. Widok artysty na inteligentne membrany z efektami pamięci. (zdj.: R.Nair) Zjawisko znane jako histereza jest najczęstszym wyrazem pamięci lub inteligencji w materiale. Odnosi się do sytuacji, w której obecne właściwości systemu są zależne i powiązane z jego poprzednim stanem. Histereza jest powszechnie obserwowana w materiałach magnetycznych. Na przykład magnes może mieć więcej niż jeden możliwy moment magnetyczny w każdym polu magnetycznym, w zależności od pola, któremu magnes był wystawiony w przeszłości. Histereza jest jednak rzadko obserwowana w transporcie molekularnym przez sztuczne membrany. „Wymyślanie prostych i skutecznych rozwiązań w zakresie czystej wody jest jednym z naszych największych globalnych wyzwań. Badanie to pokazuje, że podstawowe informacje na poziomie molekularnym i materiały w nanoskali oferują ogromny potencjał w zakresie rozwoju „inteligentnych” membran do oczyszczania wody i innych zastosowań”, powiedział profesor Angelos Michaelides z Uniwersytetu w Cambridge. W tej pracy zespół z Manchesteru we współpracy z naukowcami z University of Cambridge, Xiamen University, Dalian University of Technology, University of York i National University of Singapore opracował inteligentne membrany oparte na MoS2 (a dwuwymiarowy materiał zwane dwusiarczkiem molibdenu), które pamiętają, jak przepuszczalne były wcześniej. Naukowcy wykazali, że sposób, w jaki jony i woda przenikają przez membrany, można regulować, kontrolując zewnętrzne pH. Membrany naśladują funkcję biologicznych błon komórkowych i wykazują histeretyczny transport jonów i wody w odpowiedzi na pH, co oznacza, że ​​pamiętają, na jakie pH były wcześniej narażone. „Efekty pamięci, które zaobserwowaliśmy, są unikalne dla tych membran i nigdy wcześniej nie były obserwowane w żadnych membranach nieorganicznych” – powiedział współautor, dr Amritroop Achari z University of Manchester. Naukowcy wykazali, że efekt biomimetyczny można wykorzystać do poprawy autonomicznego wykrywania infekcji rany. W tym celu umieścili membrany w sztucznym wysięku z rany, który symuluje płyn wytwarzany przez rany, i poddali je zmianom pH. Membrany pozwalały na przenikanie wysięku z rany tylko przy poziomach pH właściwych dla zakażonej rany, dzięki czemu można je było wykorzystywać jako czujniki do wykrywania infekcji. Naukowcy twierdzą, że nowe membrany mogą być również wykorzystywane w wielu innych zastosowaniach zależnych od pH, od nanofiltracja do naśladowania funkcji komórek nerwowych. Współautor, profesor Kostya Novoselov, profesor Langworthy w School of Physics and Astronomy na University of Manchester oraz profesor w Center for Advanced 2D Materials, National University of Singapore, powiedział: „Wyjątkowość tej membrany polega na tym, że jej histeryczna odpowiedź pH można postrzegać jako funkcję pamięci, która otwiera wiele interesujących dróg do tworzenia inteligentnych membran i innych struktur. Badania w tym kierunku mogą odegrać kluczową rolę w projektowaniu inteligentnych technologii jutra”.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• Platoblockchain. Web3 Inteligencja Metaverse. Wzmocniona wiedza. Dostęp tutaj.
• Wybijanie przyszłości w Adryenn Ashley. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62843.php