Membranas de nanopartículas en acción:(arriba) una película de nanopartículas de oro sobre un sustrato poroso y la vía de transporte de una molécula cargada (esfera azul) que se mueve a través de un poro descubierto; (abajo) cada nanopartícula de oro está recubierta con ligandos personalizados para bloquear la entrada de solo ciertas especies cargadas de interés.
Desde membranas de intercambio de protones en pilas de combustible hasta canales iónicos en membranas biológicas, el control bien especificado de las interacciones iónicas en geometrías confinadas influye profundamente en el transporte y la selectividad de los materiales porosos.
Un nuevo estudio realizado por los usuarios del Centro de Materiales a Nanoescala de la Universidad de Chicago, trabajando con el Grupo CNM EMMD, describe un nuevo enfoque versátil para controlar las interacciones electrostáticas de una membrana con iones mediante el depósito de nanopartículas recubiertas de ligando alrededor de las entradas de los poros. Aprovechando la flexibilidad y el control mediante los cuales se pueden sintetizar nanopartículas ligadas, grupos terminales de ligando como metilo, se pueden usar carboxilo y amina para ajustar la densidad de carga de la membrana y controlar el transporte de iones. Más funcionalidad, explotar los ligandos como sitios de unión, se demuestra para los grupos sulfonato, lo que resulta en una mejora de la densidad de carga de la membrana. Los resultados se extienden a dimensiones más pequeñas variando sistemáticamente el diámetro de poro subyacente.
Como un todo, Estos resultados describen un método previamente inexplorado para la funcionalización de membranas con nanopartículas utilizando nanopartículas ligadas para controlar el transporte de iones. Si bien este estudio se centra en la introducción de interacciones basadas en cargos, en última instancia, los resultados destacan un camino general hacia la funcionalización de la membrana que utiliza nanopartículas ligadas como bloques de construcción, funcionalizado a priori mediante una elección adecuada de ligando encapsulante.
Este trabajo abre posibilidades interesantes para una serie de componentes funcionalizados que se han adsorbido químicamente en las superficies de las nanopartículas, y por primera vez describe un medio por el cual entregar esta funcionalidad a sustratos porosos. Tal enfoque podría tener un impacto inmediato para una amplia gama de sistemas basados en membranas, incluidos los de origen biológico y biomimético, tanto en estudios científicos fundamentales como en tecnologías aplicadas.
