Comprender y controlar el transporte de iones en materiales porosos y en interfaces hidrófobas es fundamental para una amplia variedad de tecnologías energéticas y ambientales. que van desde membranas selectivas de iones, suministro de fármacos y biodetección a baterías de iones y supercondensadores.

Sin embargo, una comprensión detallada del transporte a nanoescala está todavía en su infancia. Por ejemplo, El transporte a nanoescala se ha descrito a menudo mediante modelos continuos simplificados que se basan en una descripción de carga puntual para los iones y un medio dieléctrico homogéneo para el disolvente. que no diferencian iones con la misma valencia.

En un estudio reciente, Científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL), en colaboración con la Universidad de California, Irvine (UCI), mostró que el transporte de iones cerca de una interfaz hidrofóbica depende no solo del voltaje aplicado, sino sobre el tipo de ion. El equipo descubrió que las corrientes de iones a través de nanoporos de nitruro de silicio individuales que contienen una unión hidrófoba-hidrófila pueden depender en gran medida del tamaño y la fuerza de hidratación de los iones solvatados.

"Nuestras simulaciones de dinámica molecular mostraron que los aniones grandes, como bromo y yodo, son propensos a migrar de la solución acuosa a la interfaz, que conduce a la acumulación de aniones responsable de la humectación de los poros y corrientes de iones mejoradas, "dijo Fikret Aydin, un postdoctorado en el Grupo de Simulaciones Cuánticas en la División de Ciencia de Materiales de LLNL, y un adelanto teórico de un artículo que aparece en ACS Nano .

Zuzanna Siwy, profesor de la UCI en el Departamento de Física y Astronomía y coautor del artículo, dijo que el estudio es de gran interés en la preparación de sistemas sensibles a iones basados ​​en poros hidrofóbicos. "También se puede imaginar que debería ser posible preparar una membrana en forma de válvula, que se abre para el transporte iónico y molecular cuando se agrega un voltaje umbral y / o un ión de puerta, " ella dijo.

Anh Pham, un científico de materiales de LLNL en el Grupo de Simulaciones Cuánticas y coautor principal del artículo agregó:"Los hallazgos proporcionan una comprensión fundamental sobre el papel de la hidratación de iones en las propiedades de las interfaces sólido / líquido, lo cual es importante para diseñar sistemas nanoporosos que sean selectivos a iones de la misma carga, así como para la realización de humectación inducida por iones en poros hidrófobos ".