聚合物膜过滤小分子

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过滤器的基本原理非常简单:较小的物体会滑过孔洞,留下较大的物体。 但想象一下,如果通过增加孔洞的大小,实际上可以使过滤器更具选择性,而不是更少。 这听起来似乎自相矛盾,但事实上,根据《科学》杂志当前一期的一份报告,研究人员已成功制造出能够做到这一点的膜。

这种新型网由北卡罗来纳州三角研究园三角研究所的蒂莫西·默克尔及其同事开发,由玻璃状无定形聚合物和二氧化硅颗粒组成。 与嵌入金属氧化物或其他纳米颗粒的类似膜(表现出渗透性降低)不同,这种二氧化硅颗粒聚合物膜具有更高的渗透性。 然而,它们优先允许较大的分子(如丁烷)通过,同时保留较小的分子(如甲烷)。 “用一个类比来说,如果你把网上的孔洞做得足够大,乒乓球、网球和篮球都能穿过去,”北卡罗来纳州立大学的团队成员理查德·斯庞塔克解释说。“使用我们的膜,我们实际上可以实现高渗透性和反向选择性——换句话说,我们的网优先让篮球通过。”

这种膜可能在海水淡化、环境清理以及其他涉及分子分离的任务中证明是有用的。 作者指出,这些分离最常使用能源和资本密集型技术(如蒸馏、吸收和吸附)来完成。 相比之下,纳米复合膜成本低、能源效率高且环境友好。

Kate Wong is an award-winning science writer and senior editor at 大众科学 focused on evolution, ecology, anthropology, archaeology, paleontology and animal behavior. She is fascinated by human origins, which she has covered for more than 25 years. Recently she has become obsessed with birds. Her reporting has taken her to caves in France and Croatia that Neandertals once called home, to the shores of Kenya's Lake Turkana in search of the oldest stone tools in the world, to Madagascar on an expedition to unearth ancient mammals and dinosaurs, to the icy waters of Antarctica, where humpback whales feast on krill, and on a "Big Day" race around the state of Connecticut to find as many bird species as possible in 24 hours. Kate is co-author, with Donald Johanson, of Lucy's Legacy: The Quest for Human Origins. She holds a bachelor of science degree in biological anthropology and zoology from the University of Michigan. Follow Wong on X (formerly Twitter) @katewong

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