No todos los nanoporos son iguales. Para principiantes, sus diámetros varían entre 1 y 10 nanómetros (nm).

El más pequeño de estos nanoporos, llamados nanoporos de un solo dígito (SDN), tienen diámetros de menos de 10 nm y solo recientemente se han utilizado en experimentos para mediciones de transporte de precisión.

Un equipo de científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) y colegas de otras siete instituciones, dirigido por el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), han revisado experimentos recientes de SDN e identificado lagunas críticas en la comprensión de la hidrodinámica a nanoescala, tamizado molecular, estructura fluídica y termodinámica.

El equipo dijo que una mejor comprensión del transporte a nanoescala puede conducir a tecnologías innovadoras como nuevas membranas para la purificación de agua. nuevos materiales permeables a los gases y dispositivos de almacenamiento de energía.

"Si podemos llenar estos vacíos, podemos descubrir nuevos mecanismos de transporte molecular e iónico a nanoescala que pueden aplicarse a una serie de nuevas tecnologías, "dijo el científico de materiales de LLNL Tuan Anh Pham, coautor del artículo que aparece en The Revista de química física .

Los SDN se pueden adaptar para tamizar iones de manera eficiente del agua de mar y servir como membranas para la desalinización del agua de mar; diferenciar entre fluidos polares y apolares; mejorar el transporte de protones en aplicaciones de pilas de combustible; y generar electricidad a partir de la recolección de energía osmótica.

"Una comprensión más profunda del transporte de agua a través de SDN puede permitirnos construir análogos sintéticos robustos de proteínas transmembrana, como las acuaporinas, para aplicaciones de tratamiento de agua, "dijo el científico de materiales de LLNL Aleksandr Noy, otro coautor del artículo.

El equipo analizó siete lagunas de conocimiento en la comprensión del comportamiento a nanoescala. Por ejemplo, Los científicos han visto una mejora del flujo de deslizamiento contradictorio en los nanoporos, en el que los nanoporos más estrechos muestran las tasas de transporte masivo más altas. Otras brechas de conocimiento notables incluyen límites de fase fluida en SDN que están distorsionados en relación con sus contrapartes de fluidos a granel, y no lineal, efectos correlativos en el transporte de iones a través de SDN que no se observan en nanoporos de mayor diámetro.

"Esperamos que el estudio del transporte molecular e iónico en condiciones de confinamiento extremas ponga a prueba los límites de la mecánica de fluidos a gran escala, Brindar oportunidades para la exploración de nuevas técnicas sintéticas y espectroscópicas e informar nuestra comprensión del transporte en interfaces moleculares. "dijo Eric Schwegler, Director de LLNL de ciencia patrocinada y coautor de la revisión.