O uso de nanoporos pode levar a água mais limpa

Nem todos os nanoporos são criados iguais. Para iniciantes, seus diâmetros variam entre 1 e 10 nanômetros (nm).

O menor desses nanoporos, chamados nanoporos de dígito único (SDNs), tem diâmetros inferiores a 10 nm e só recentemente foram utilizados em experimentos para medições de transporte de precisão.

Uma equipe de cientistas e colegas de Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) de sete outras instituições, liderados pelo Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), revisou os recentes experimentos de SDN e identificou lacunas críticas na compreensão da hidrodinâmica em nanoescala, peneira molecular, estrutura fluídica e terrodinâmica .
water filter

A equipe disse que uma melhor compreensão do transporte na nanoescala pode levar a tecnologias inovadoras, como novas membranas para purificação de água, novos materiais permeáveis a gás e dispositivos de armazenamento de energia.

"Se pudermos preencher essas lacunas, podemos descobrir novos mecanismos de transporte molecular e iônico na nanoescala que pode se aplicar a uma série de novas tecnologias", disse o cientista de material Tuan Anh Pham, co-autor do artigo que aparece na revista de química física.

Os SDNs podem ser adaptados aos íons peneirados eficientemente da água do mar e servem como membranas para a dessalinização da água do mar; diferenciar os líquidos polares e não polares; aprimorar o transporte de prótons em aplicações de células de combustível; e gerar eletricidade a partir da colheita de energia osmótica.

"Uma compreensão mais profunda do transporte de água através de SDNs pode nos permitir criar análogos sintéticos robustos de proteínas transmembranares, como aquaporinas, para aplicações de tratamento de água", disse o cientista do LLNL Aleksandr Noy, outro co-autor do artigo.

A equipe analisou sete lacunas de conhecimento no entendimento do comportamento em nanoescala. Por exemplo, os cientistas viram um aumento contra-intuitivo de fluxo de deslizamento em nanoporos, nos quais os nanoporos mais estreitos demonstram as maiores taxas de transporte de massa. Outras lacunas de conhecimento notáveis incluem limites de fase fluida em SDNs distorcidos em relação às suas contrapartes de fluidos a granel e efeitos correlativos não lineares no transporte de íons através de SDNs que não são observados em nanoporos de maior diâmetro.

"Esperamos que o estudo do transporte molecular e iônico sob extrema confirmação testem os limites da mecânica de fluidos em escala a granel, ofereça oportunidades para a exploração de novas técnicas sintéticas e espectroscópicas e informe nossa compreensão do transporte em interfaces moleculares", disse Eric Schwegler , LLNL Diretor de Ciência Patrocinada e co-autor da revisão.