ساخت غشائی که به تقلید از بدن آب را فیلتر می نماید - اوج باور

به گزارش گروه فناوری خبرنگاران،پژوهشگران با الهام از نوعی پروتئین در بدن، غشا های حفره داری به ابعاد سه نانومتر ساختند که قادر است با سرعت بالا آب را تصفیه کند.

از نظر بسیاری از مهندسان و دانشمندان، طبیعت بهترین معلم و راهنما است. آن ها به دنبال درک بهتر فرایند های طبیعی هستند که طی میلیون ها سال تکامل یافته اند، تا با تقلید از این فرآیند ها بتوانند مسائل جوامع بشری را حل نمایند.

یک گروه تحقیقات و بین رشته ای از محققان دانشگاه آستین، راهی برای تکرار یک فرایند طبیعی یافتند، فرآیندی که در آن آب بین سلول ها حرکت کرده و راه خود را پیدا می نماید. نتایج این یافته ها به بهبود فیلتراسیون و نمک زدایی از آب با مصرف انرژی کمتر یاری خواهد نمود.

در مقاله ای که این گروه در نشریه Nature Nanotechnology منتشر کرده اند، محققان کانال انتقال آب به اندازه یک مولکول ایجاد کردند که می تواند آب را بین سلول ها حمل کند در حالی که مولکول های نامطلوب و پروتون ها را حذف می نماید.

این کانال ها به تقلید از عملکرد انتقال آب پروتئین ها در بدن ما ساخته شده است، پروتئین هایی که به عنوان آکواپورین شناخته می شوند. در سلول های ما، حمل و نقل کنترل نشده پروتون ها در کنار آب می تواند مضر باشد، زیرا این جابه جایی ناخواسته پروتون می تواند pH سلول ها را تغییر داده و عملکرد سلول را مختل یا آن ها از بین ببرد.

این اولین نمونه از یک کانال مصنوعی با ابعاد نانومتری است که می تواند از ویژگی های اصلی انتقال آب این کانال های زیستی آب تقلید کند. چنین غشا هایی توانایی فیلتر کردن موثر مولکول ها و عناصر ناخواسته را بهبود می بخشد، در حالی که انتقال آب را تسریع کرده و ایجاد منبع پاک را ارزان تر می نماید.

مانیش کومار، استادیار گروه مهندسی عمران، معماری و محیط زیست دانشگاه کوکرل می گوید: این پروژه از طبیعت الهام می گیرد و در عین حال قوانینی که طبیعت وضع کرده است را نقض می نماید. این کانال ها انتقال سریع مولکول های مورد نظر شما مانند آب را تسهیل می نمایند و ذراتی مانند نمک را که نمی خواهید، مسدود می نمایند.

کانال های آب مصنوعی این تیم تحقیقاتی می توانند همان عملکرد های آکواپورین را انجام دهند که در سطح بالاتری برای نمک زدایی، تصفیه آب و سایر فرایند های جداسازی مولکول ها بسیار مهم است.

طول و عرض این کانال های مصنوعی سه نانومتر است. اگر این کانال ها به صورت متراکم در غشائی با اندازه صحیح قرار گیرد، می توانند تقریباً 80 کیلوگرم آب در هر ثانیه را از هر متر مربع غشا عبور دهند، در حالی که نمک ها و پروتون ها را با سرعت بسیار بالاتر از توانایی غشا های نمک زدایی تجاری فعلی تصفیه می نماید.