Jony w nanorurkach
Uczeni z MIT-u, jako pierwsi w historii, zaobserwowali przepływ pojedynczych jonów przez węglowe nanorurki. Dzięki takiemu osiągnięciu nanorurki można będzie wykorzystać w roli superczułych detektorów oraz do badania reakcji chemicznych na poziomie pojedynczych molekuł.
W najnowszym numerze Science naukowcy informują, że naładowane jony sodu czy chloru nie tylko są w stanie przepłynąć szybko przez węglowe nanorurki, ale mogą robić to pojedynczo w danym przedziale czasu. Nanorurkowe kanały są bardzo długie, mają nawet pół milimetra, zatem umożliwiają wykrycie niewielkich molekuł.
Obecnie używane są systemy zbudowane z krzemowych membran z wywierconymi otworami. Są one jednak około 20 000 razy krótsze niż kanały z nanorurek. To z kolei oznacza, że mogą przez nie przechodzić tylko duże molekuły, te mniejsze przepłyną tak szybko, że nie zostaną wykryte.
Z perspektywy molekularnej są to wyjątkowo wielkie odległości. Takie przerzucanie mostów pomiędzy światem nano a większymi rozmiarami daje nam możliwość zastosowania zjawisk występujących z nanoskali w makroświecie - od oczyszczania wody, poprzez detektory po ogniwa paliwowe - mówi profesor Shekhar Garde z Rensselaer Polytechnic Institute.
Profesor Michael Strano, doktor Chang Young Lee oraz studenci Wonjoon Choi i Jea-Hee Han wyprodukowali nanorurkowe kanały na podstawce o powierzchni 1 cm2. Podstawka łączyła ze sobą dwa zbiorniki z wodą. Każdy z nich zawierał elektrodę. Jako, że przepływ prądu uzależniony jest od przepływu jonów, uczeni łatwo mogli stwierdzić, czy jony przedostają się przez nanorurkowy kanał.
Jednocześnie zauważono, że przez nanorurkę przepływają nie tylko protony, ale również inne dodatnio naładowane jony. Zaobserwowano przechodzące przez kanał jony sodu.
Naukowcy uważają, że obecnie, ze względu na budowę kanałów, tylko jony naładowane dodatnio mogą się przedostać. Chcą jednak stworzyć nanorurkowe kanały transportujące też ujemnie naładowane jony.
Gdy już będą mieli dwa typy takich kanałów, zamierzają połączyć je w jednej membranie i wykorzystać ją do odsalania wody morskiej. Obecnie stosowane technologie, takie jak destylacja o odwrotna osmoza są bardzo drogie i wymagają dostarczenia dużych ilości energii. Membrany, dzięki którym z wody morskiej będzie można oddzielić jony sodu i chloru, powinny być znacznie tańszym sposobem odsalania.
Komentarze (0)