Новые молекулярные фильтры

 


«Это огромный шаг вперед в мембранных технологиях», – говорит материаловед Кристофер Стример из Рочестеровского университета, член группы, которая создала фильтр и начала искать варианты его коммерческого применения. Стример говорит, что благодаря простоте изготовления такой фильтр сможет попасть на прилавки магазинов уже через год. К тому же, по его словам, новая технология может быть использована для создания специальных водных и воздушных фильтров аварийного и военного, а в перспективе – и медицинского назначения (для ускорения процесса диализа). «Мы ожидаем, что эта технология найдет самое широкое применение», – говорит он.

Новые фильтры имеют губчатую структуру и малую толщину – порядка 50 мкм, что в два раза толще человеческого волоса. Представляющие собой сплетение полимеров, они недостаточно хорошо разделяют молекулы примерно одинакового размера, но тем не менее в этом отношении они гораздо лучше всех известных на данный момент фильтров.

Более тонкие или более пористые мембраны будут работать быстрее, что может дополнительно ускорить процесс диализа, однако при этом будет проскакивать больше ненужных молекул.

Стример и его коллеги натолкнулись на идею новых кремниевых фильтров совершенно случайно, пытаясь приготовить тонкий образец для изучения под электронным микроскопом. Они «разбрызгивали» атомы кремния по поверхности, а затем нагревали слой толщиной 15 нм, чтобы «закристаллизовать» структуру слоя. «Мы заметили, что при определенных условиях этот очень тонкий материал можно сделать пористым», – говорит Стример. Почему образуются поры, до сих пор не ясно, но есть предположение, что в процессе образования кристаллов материал сжимается, оставляя внутри крошечные пустоты.

Образующаяся пленка может разделять молекулы различных протеинов, одни из которых примерно в два раза тяжелее других. Обычные же мембраны могут разделять лишь те молекулы, вес которых отличается на порядок. Об этом исследователи сообщили на прошлой неделе в журнале Nature. Несколько кремниевых слоев общей толщиной примерно в миллиметр не продавливаются при избыточном давлении в одну атмосферу. Ученые также обнаружили, что такие фильтры работают примерно в 10 раз быстрее, чем нанофильтры других видов и традиционные диализовые мембраны. Сам процесс изготовления пористых фильтров достаточно прост, к тому же поры могут быть разных размеров. Ученые надеются, что новая технология будет очень полезна для проведения медицинских исследований и изучения лекарств.

Дж. Р. Минкел

Источник: В мире науки