Filtrar con la fuerza de los mejillones
Una nanomembrana permite tamizar eficazmente los iones de los líquidos
Los filtros desempeñan un papel importante en muchos ámbitos de la vida, desde los filtros de café hasta la purificación de líquidos. Investigadores del Instituto Max Planck de Investigación de Polímeros han fabricado un nuevo filtro con un material similar al mejillón. El filtro, de sólo 20 millonésimas de milímetro de grosor, es capaz de filtrar iones y moléculas con gran eficacia.
Todo el mundo lo conoce de sus días de infancia en el arenero: la arena se filtra utilizando un tamiz. Las piedras más grandes se atascan, mientras que la arena fina puede caer a través del tamiz. El mismo principio se aplica al hacer café: el agua y las sustancias aromáticas pueden pasar sin obstáculos, mientras que el polvo de café de grano fino se pega al filtro.
Sin embargo, filtrar únicamente por tamaño ya no es suficiente para limpiar o separar sustancias químicas -por ejemplo, colorantes en el agua o diversos átomos cargados, los llamados iones-. Se necesitan métodos más sofisticados, por ejemplo, para separar entre sí distintos iones de tamaño similar.
En los sistemas biológicos, las membranas celulares ya pueden llevar a cabo tales procesos de separación al permitir que tengan lugar procesos químicos adicionales en los finos "poros" del tamiz. En los tamices producidos artificialmente, sin embargo, esto sigue siendo un reto importante.
Científicos dirigidos por el jefe de grupo Christopher Synatschke en el departamento de "Síntesis de Macromoléculas", dirigido por la directora Tanja Weil, han logrado ahora producir una membrana de sólo 20 nanómetros -es decir, 20 millonésimas de milímetro- de grosor que puede separar eficazmente distintos tipos de iones o incluso una mezcla de colorantes. La membrana consiste en un material muy similar al que producen los mejillones: la polidopamina. Mediante un proceso denominado de electropolimerización, la membrana de polidopamina puede fabricarse de forma que tenga canales de tamaño subnanométrico, es decir, poros de tamiz.
Al igual que la membrana de una célula biológica, estos poros de tamiz tienen una química superficial especial. Esto permite, por ejemplo, separar iones monovalentes (como el sodio, de carga simple) y divalentes (como el magnesio, de carga doble) a pesar de su tamaño similar.
"Este tipo de membranas fácilmente producibles son de gran interés en las aplicaciones", afirma Christopher Synatschke. "Esto permite, por ejemplo, fabricar filtros más eficientes para el agua y, por ejemplo, para los residuos industriales".
Los investigadores han comparado la eficacia de su membrana con la de otras. En este caso, lograron una notable separación selectiva entre monovalencias y especies de mayor tamaño, más eficaz que cualquier otra membrana fabricada hasta la fecha.
Los investigadores esperan que puedan desarrollarse nuevas aplicaciones a partir de las nuevas membranas de polidopamina, ya que el material no sólo es respetuoso con el medio ambiente y biocompatible, sino también especialmente fácil de personalizar químicamente.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Jiyao Yu, Tommaso Marchesi D'Alvise, Iain Harley, Adam Krysztofik, Ingo Lieberwirth, Przemyslaw Pula, Pawel W. Majewski, Bartlomiej Graczykowski, Johannes Hunger, Katharina Landfester, Seah Ling Kuan, Rachel Shi, Christopher V. Synatschke, Tanja Weil; "Ion and Molecular Sieving With Ultrathin Polydopamine Nanomembranes"; Advanced Materials, Volume 36, 2024-5-23
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