Для очищення води та видобутку металів. Американські учені створили інноваційну мембрану

Новинка може стати основою для фільтрації води, селективного видобутку металів і навіть іонної електроніки майбутнього.

Мембрана працює за принципом клітинної оболонки — вона може посилювати або пригнічувати потік певних іонів залежно від умов. Ключовим відкриттям стало те, що навіть слідові концентрації металів, таких як свинець, кобальт чи барій, радикально змінюють поведінку іонів у наноканалах розміром в ангстрем (менше нанометра).

Наприклад, підвищення вмісту іонів свинцю на лише 1% подвоює потік іонів калію. Це відбувається не через прискорення руху калію, а за рахунок уповільнення конкурентних іонів, що дозволяє калію з'єднуватися з хлором у нейтральну сіль, яка легше проходить крізь мембрану. Додатково, введення іонів кобальту або барію порушує цей ефект, блокуючи утворення пари калій-хлор.

Ця динамічна система, заснована на неелектричних взаємодіях і точно змодельована за допомогою нестаціонарної молекулярної динаміки, дозволяє перемикати транспорт іонів, подібно до біологічного «ввімкнено/вимкнено».

Впровадження таких мембран може суттєво змінити методи очищення води — видаляючи лише шкідливі речовини — та підвищити ефективність видобутку цінних ресурсів, як-от літій із морської води. Також вони можуть стати основою нової ери іонної електроніки.

Результати дослідження були опубліковані в журналі Nature Communications.