一种新型超薄硅膜可能非常适合过滤不同尺寸的分子，例如肾透析过程中去除的废物。研究人员已经培育出多孔的、50个原子厚的硅层，这些硅层可以阻止某些蛋白质分子的通过，同时允许其他尺寸几乎相同的分子通过。
罗切斯特大学的材料研究员克里斯托弗·斯特里默说：“这是膜技术方面的一个巨大飞跃。”斯特里默所在的团队创造了这种过滤器，并成立了一家初创公司以将其商业化。
斯特里默表示，采用这种过滤器的简单实验室工具可能在一年内上架。他说，这项新技术还可以用于为急救和军事人员提供的专用空气和水过滤器，并且从长远来看，可能有助于改善透析。“我们预计这项技术将在许多应用领域成为颠覆性技术，”他说。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻事业 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保未来能够继续讲述关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事。
大多数过滤器呈海绵状且相对较厚——约 50 微米，或相当于人类头发宽度的一半。它们由聚合物缠结而成，难以干净地分离尺寸相似的分子，因为它们的凹槽和缝隙容易捕获仅比它们允许通过的颗粒稍大的颗粒。更薄或更多孔的膜速度会更快，这可能有助于透析，但它们也可能允许更多不需要的分子溜过去。
斯特里默和他的同事在试图制备薄样品以在电子显微镜下研究时，偶然发现了他们的硅过滤器。他们将硅原子溅射到表面上，然后加热 15 纳米厚的层以使原子结晶。“我们注意到，在某些条件下，这种非常薄的材料可以制成多孔的，”斯特里默说。孔隙形成的原因尚不清楚，但他表示，一种可能的解释是，材料在重新排列成小晶体时会收缩，从而在晶体之间留下微小的空间。
该小组在本周的《自然》杂志上报告称，与普通膜所需的 10 倍差异相比，由此产生的薄膜可以将一种蛋白质分子与另一种重量仅为其两倍的蛋白质分子分离。硅层宽度近一毫米，可以承受一个大气压（每平方英寸 15 磅）而不会弯曲或断裂。研究人员发现，它们的工作速度也比其他纳米级过滤器和传统透析膜快约 10 倍。
荷兰特温特大学的纳米技术研究人员阿尔伯特·范登伯格和马蒂亚斯·韦斯林在随附的社论中指出，孔隙的生产工艺简单，并且可以制成不同尺寸。他们说，它们最有希望的应用可能是在微流体技术或“芯片实验室”技术领域，用于医疗测试或药物研究。