Una reciente colaboración entre investigadores de la Universidad de Chicago y la Universidad de Illinois en Chicago con el Grupo de Dispositivos y Materiales Electrónicos y Magnéticos del Centro de Materiales a Nanoescala en el Laboratorio Nacional Argonne ha producido la membrana de nanofiltración más delgada lograda hasta ahora, a unos 30 nm, hecho de solo cuatro capas de nanopartículas.

Una membrana de separación es un componente clave en los sistemas de filtración de nanofiltración y ósmosis inversa. Normalmente son películas poliméricas de micras de espesor. Reducir el grosor de la membrana reduce la presión que debe aplicarse a través de la membrana para lograr una cierta cantidad de flujo, que es un costo operativo importante en estos dispositivos. El coeficiente de filtración de esta membrana para soluciones acuosas es dos órdenes de magnitud mayor que el de los sistemas típicos de nanofiltración basados ​​en polímeros. Cerca de solo 80 kPa de presión, la membrana exhibe una sensibilidad de carga pronunciada para una variedad de tintes y otras moléculas, mientras rechaza moléculas de más de 1,7 nm de tamaño. Guiado por simulaciones de dinámica molecular atomística, Se encontró que el transporte molecular ocurre a través de regiones similares a poros entre nanopartículas compactas y que la exclusión dieléctrica domina el rechazo dependiente de la carga.

Esta investigación abre nuevas posibilidades para el uso de nanopartículas en nanofiltración y separación. Como tamaño de partícula, tipo de ligando de superficie, y la geometría del empaque en la membrana se puede ajustar, Es potencialmente posible ajustar aún más el tamaño de corte y la robustez de la membrana para una variedad de aplicaciones de filtración.