Científicos de Lawrence Livermore, en colaboración con investigadores de Northeastern University, han desarrollado poros de nanotubos de carbono que pueden excluir la sal del agua de mar. El equipo también encontró que la permeabilidad al agua en nanotubos de carbono (CNT) con diámetros menores que un nanómetro (0,8 nm) excede la de los nanotubos de carbono más anchos en un orden de magnitud.

Los nanotubos estructuras huecas hechas de átomos de carbono en una disposición única, son más de 50, 000 veces más delgado que un cabello humano. La superficie interna súper suave del nanotubo es responsable de su permeabilidad al agua notablemente alta, mientras que el tamaño de los poros diminutos bloquea los iones de sal más grandes.

La creciente demanda de agua dulce representa una amenaza global para el desarrollo sostenible, resultando en escasez de agua para 4 mil millones de personas. Las tecnologías actuales de purificación de agua pueden beneficiarse del desarrollo de membranas con poros especializados que imitan proteínas biológicas altamente eficientes y selectivas para el agua.

"Descubrimos que los nanotubos de carbono con diámetros inferiores a un nanómetro tienen una característica estructural clave que permite un transporte mejorado. El estrecho canal hidrófobo obliga al agua a desplazarse en una disposición de una sola fila, un fenómeno similar al encontrado en los transportadores de agua biológicos más eficientes, "dijo Ramya Tunuguntla, investigador postdoctoral del LLNL y coautor del manuscrito que aparece en la edición del 24 de agosto de Ciencias .

Las simulaciones por computadora y los estudios experimentales del transporte de agua a través de CNT con diámetros mayores a 1 nm mostraron un flujo de agua mejorado, pero no coincidió con la eficiencia de transporte de las proteínas biológicas y no separó la sal de manera eficiente, especialmente en salinidades más altas. El avance clave logrado por el equipo de LLNL fue el uso de nanotubos de diámetro más pequeño que proporcionaron el impulso requerido en el rendimiento.

"Estos estudios revelaron los detalles del mecanismo de transporte de agua y demostraron que la manipulación racional de estos parámetros puede mejorar la eficiencia de los poros". "dijo Meni Wanunu, profesor de física en la Northeastern University y coautor del estudio.

"Los nanotubos de carbono son una plataforma única para estudiar el transporte molecular y los nanofluidos, "dijo Alex Noy, Investigador principal de LLNL en el proyecto CNT y autor principal del artículo. "Su tamaño subnanométrico, Las superficies atómicamente lisas y la similitud con los canales de transporte de agua celular los hacen excepcionalmente adecuados para este propósito, y es muy emocionante hacer un canal de agua sintético que funcione mejor que el de la naturaleza ".

Este descubrimiento de los científicos de LLNL y sus colegas tiene claras implicaciones para la próxima generación de tecnologías de purificación de agua y estimulará un interés renovado en el desarrollo de la próxima generación de membranas de alto flujo.