碳纳米管过滤器超过大自然的水最好的搬家公司

第一次bioinspired碳纳米管(CNT)滤水器已经可以运输水的速度比其生物。¹工作可能会导致新的海水淡化膜和水净化的方法,以满足全球对淡水的需求不断增加。

细胞具有选择性的蛋白质叫做水通道蛋白的快速运输水通过膜而拒绝盐离子。效率是归因于他们狭窄0.3纳米通道,这迫使水分子依次旅行。更广泛的碳纳米管已被证明加强水运之前由于其光滑的内饰但没人能强迫水单一文件成为一个水通道蛋白的强力竞争对手。

现在,亚历山大纳劳伦斯利弗莫尔国家实验室,我们,和他的同事们发现短长度的窄的碳纳米管——被称为问名叫(CNTPs)——可以把水变成单一文件链和运输速度比水通道蛋白。此外,这些CNTPs也有高度的离子选择性,可以拒绝盐在水比海水咸。

研究人员从非生物感兴趣创造纳米通道新创材料很长一段时间;然而,困难出现在同时满足水选择性和盐抑制需求,说Ramya Tunuguntla的作者,co-first研究。简单问模板已经“没有移动部件”的优势,结合边缘化学的潜在变量,提供了一个有吸引力的前身创建人工水转运蛋白。”

实验室CNTPs在2014年发明的。²他们组成一个短的碳纳米管类似于饮料吸管会通过脂质双分子层形成一个膜孔中定义。CNTPs自发地插入一个脂双分子层,因为切割过程中产生亲水性羧基的碳纳米管。

孔蛋白了

后最近的模拟研究,预测子纳米碳管可以一个接一个地运输水分子,研究人员想知道问名叫可以模拟水通道蛋白。为此,他们插入碳纳米管10 nm,宽只有0.8纳米脂质双分子层的水囊泡。然后他们测量了透水性暴露高渗缓冲溶液的囊泡。这创建了一个渗透压造成水通过CNTPs流出。

研究人员认为狭窄CNTPs能够运输水更快因为水通道蛋白氨基酸排列他们的毛孔。这些氨基酸可以传入水分子氢键电子给体或受体,这限制了水流。相反,CNTPs的墙壁不能形成氢键,原子级光滑几乎允许水流畅通。

结果显示,水运利率通过碳纳米管是6倍的水通道蛋白。进一步的实验测量带正、负电荷的离子显示CNTPs运输阳离子二百倍更有效地比阴离子盐浓度比海水高。然而,通过操纵电荷状态在碳纳米管的边缘,离子选择性了允许阳离子和阴离子流。

“人工水通道是海水淡化的未来和高渗透通道和完整的离子排斥是必需的,”评论Mihail Barboiu蒙彼利埃大学研究bimimetic膜法国。这研究显示狭窄CNTPs的承诺,为水运超过广泛CNTP毛孔的水通道蛋白和水渗透率最高的报道。”

作者真的打破了障碍大小的纳米碳纳米管和首次显示出潜在的选择性但快速运输车与生物相媲美的水通道,”评论Manish库马尔宾夕法尼亚州立大学,研究仿生水通道,我们。“下一步可能会将这些通道在合适的高密度平面基板创建高效海水淡化和其他分子的分离膜。