เมมเบรนอัจฉริยะพร้อมความทรงจำสร้างตัวกรองอัจฉริยะรุ่นต่อไป

เมมเบรนอัจฉริยะพร้อมความทรงจำสร้างตัวกรองอัจฉริยะรุ่นต่อไป

ประทับเวลา: 19 เมษายน 2023 2:07 น
โหนดต้นทาง: 2596069
19 เม.ย. 2023 (ข่าวนาโนเวิร์ค) 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 ธรรมชาติ (“pH-dependent water permeability switching and its memory in MoS2 membranes”) นักวิทยาศาสตร์อธิบายว่าพวกเขาพัฒนาเมมเบรนอัจฉริยะที่สามารถเปลี่ยนคุณสมบัติโดยขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมได้อย่างไร และจำได้ว่าเมื่อก่อนเมมเบรนเหล่านั้นซึมผ่านได้แค่ไหน ซึ่งหมายความว่าเมมเบรนสามารถปรับให้เข้ากับสภาวะต่างๆ ในสภาพแวดล้อม และที่สำคัญกว่านั้น คือการจดจำสถานะของเมมเบรน ซึ่งเป็นคุณลักษณะที่สามารถนำไปใช้ประโยชน์ในการใช้งานต่างๆ มากมาย มุมมองของเมมเบรนอัจฉริยะพร้อมเอฟเฟกต์หน่วยความจำของ rtist 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 วัสดุสองมิติ เรียกว่าโมลิบดีนัมไดซัลไฟด์) ซึ่งจำได้ว่าเมื่อก่อนซึมผ่านได้แค่ไหน นักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าวิธีที่ไอออนและน้ำแทรกซึมเข้าไปในเมมเบรนสามารถควบคุมได้โดยการควบคุมค่า pH ภายนอก เมมเบรนจะเลียนแบบการทำงานของเยื่อหุ้มเซลล์ทางชีวภาพและแสดงพฤติกรรมการเคลื่อนย้ายไอออนและน้ำเพื่อตอบสนองต่อค่า pH ซึ่งหมายความว่าเมมเบรนจะจดจำค่า pH ที่เคยสัมผัสมาก่อน “ผลกระทบด้านความจำที่เราได้เห็นนั้นมีลักษณะเฉพาะในเยื่อหุ้มเหล่านี้ และไม่เคยสังเกตมาก่อนในเยื่อหุ้มอนินทรีย์ใดๆ” ดร.อมฤตรุพ อัจริ ผู้เขียนร่วมคนแรกจากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ กล่าว นักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าผลทางชีวภาพสามารถนำมาใช้เพื่อปรับปรุงการตรวจจับการติดเชื้อที่บาดแผลได้โดยอัตโนมัติ ในการทำเช่นนี้ พวกเขาวางเมมเบรนไว้ในสารหลั่งจากบาดแผลเทียม ซึ่งจำลองของเหลวที่เกิดจากบาดแผล และกำหนดให้ค่า pH เปลี่ยนแปลงไป เมมเบรนอนุญาตให้มีการซึมผ่านของสารหลั่งจากบาดแผลที่ระดับ pH ที่เกี่ยวข้องกับบาดแผลที่ติดเชื้อเท่านั้น จึงทำให้สามารถใช้เป็นเซ็นเซอร์ในการตรวจหาการติดเชื้อได้ นักวิจัยกล่าวว่าเมมเบรนชนิดใหม่นี้ยังสามารถนำไปใช้ในการใช้งานอื่นๆ ที่ขึ้นกับค่า pH ได้ด้วย การกรองนาโน เพื่อเลียนแบบการทำงานของเซลล์ประสาท ผู้เขียนร่วม ศาสตราจารย์ Kostya Novoselov ศาสตราจารย์ Langworthy ใน School of Physics and Astronomy ที่มหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ และศาสตราจารย์ที่ Centre for Advanced 2D Materials, National University of Singapore กล่าวว่า "ความพิเศษเฉพาะในเมมเบรนนี้คือการตอบสนอง pH ที่ตีโพยตีพาย สามารถมองเห็นได้ว่าเป็นฟังก์ชันหน่วยความจำซึ่งเปิดช่องทางที่น่าสนใจมากมายสำหรับการสร้างเมมเบรนอัจฉริยะและโครงสร้างอื่น ๆ การวิจัยในทิศทางนี้สามารถมีบทบาทสำคัญในการออกแบบเทคโนโลยีอัจฉริยะสำหรับอนาคต”

ประทับเวลา:

เพิ่มเติมจาก นาโนเวิร์ค