Filtrer avec la force des moules
Une nanomembrane permet de tamiser efficacement les ions des liquides
Les filtres jouent un rôle important dans de nombreux domaines de la vie - des filtres à café à la purification des liquides. Des chercheurs de l'Institut Max Planck pour la recherche sur les polymères ont maintenant produit un filtre composé d'un nouveau matériau ressemblant à une moule. Ce filtre, dont l'épaisseur n'est que d'environ 20 millionièmes de millimètre, est capable de filtrer les ions et les molécules avec une grande efficacité.
Tout le monde le sait depuis son enfance dans le bac à sable : le sable est filtré à l'aide d'un tamis. Les gros cailloux restent coincés, tandis que le sable fin peut passer à travers le tamis. Le même principe s'applique à la préparation du café : l'eau et les substances aromatiques peuvent passer sans encombre, tandis que la poudre de café à grains fins reste collée au filtre à café.
Toutefois, le filtrage purement granulométrique n'est plus suffisant pour nettoyer ou séparer les substances chimiques, par exemple les colorants dans l'eau ou divers atomes chargés, appelés ions. Des méthodes plus sophistiquées sont nécessaires, par exemple pour séparer différents ions de taille similaire les uns des autres.
Dans les systèmes biologiques, les membranes cellulaires peuvent déjà effectuer de tels processus de séparation en permettant à des processus chimiques supplémentaires de se dérouler dans les minces "pores" du tamis. Dans les tamis produits artificiellement, cependant, cela reste un défi majeur.
Les scientifiques du département "Synthèse des macromolécules", dirigé par Tanja Weil et dirigé par Christopher Synatschke, ont réussi à produire une membrane d'une épaisseur de seulement 20 nanomètres, c'est-à-dire 20 millionièmes de millimètre, capable de séparer efficacement différents types d'ions ou même un mélange de colorants. La membrane est constituée d'un matériau très similaire à celui produit par les moules : la polydopamine. Grâce à un processus dit d'électropolymérisation, la membrane de polydopamine peut être produite de telle sorte qu'elle présente des canaux de taille inférieure au nanomètre, c'est-à-dire des pores de tamisage.
À l'instar d'une membrane cellulaire biologique, ces pores ont une chimie de surface particulière. Cela permet, par exemple, de séparer les ions monovalents (comme le sodium chargé individuellement) et les ions bivalents (comme le magnésium chargé doublement) malgré leur taille similaire.
"De telles membranes faciles à produire présentent un grand intérêt pour les applications", explique Christopher Synatschke. "Cela permet, par exemple, de produire des filtres à eau plus efficaces, notamment pour les déchets industriels."
Les chercheurs ont comparé l'efficacité de leur membrane à d'autres. Ils ont ainsi pu réaliser une séparation sélective remarquable entre les monovalences et les espèces plus grosses, plus efficace que toutes les autres membranes produites à ce jour.
Les chercheurs espèrent que de nouvelles applications pourront être développées à partir des nouvelles membranes de polydopamine, car ce matériau est non seulement respectueux de l'environnement et biocompatible, mais aussi particulièrement facile à personnaliser chimiquement.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Jiyao Yu, Tommaso Marchesi D'Alvise, Iain Harley, Adam Krysztofik, Ingo Lieberwirth, Przemyslaw Pula, Pawel W. Majewski, Bartlomiej Graczykowski, Johannes Hunger, Katharina Landfester, Seah Ling Kuan, Rachel Shi, Christopher V. Synatschke, Tanja Weil; "Ion and Molecular Sieving With Ultrathin Polydopamine Nanomembranes"; Advanced Materials, Volume 36, 2024-5-23
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