Uma recente colaboração entre pesquisadores da Universidade de Chicago e da Universidade de Illinois em Chicago com o Grupo de Materiais e Dispositivos Eletrônicos e Magnéticos do Center for Nanoscale Material no Argonne National Laboratory produziu a membrana de nanofiltração mais fina alcançada até agora, em cerca de 30 nm, feito de apenas quatro camadas de nanopartículas.

Uma membrana de separação é um componente chave nos sistemas de nanofiltração e filtração por osmose reversa. Normalmente são filmes de polímero com microns de espessura. Reduzir a espessura da membrana reduz a pressão que precisa ser aplicada através da membrana, a fim de atingir uma certa quantidade de fluxo, que é um grande custo operacional nesses dispositivos. O coeficiente de filtração desta membrana para soluções aquosas é duas ordens de magnitude maior do que para sistemas de nanofiltração baseados em polímeros típicos. Perto da pressão de apenas 80 kPa, a membrana exibe sensibilidade de carga pronunciada para uma variedade de corantes e outras moléculas, ao rejeitar moléculas maiores que 1,7 nm de tamanho. Guiado por simulações de dinâmica molecular atomística, foi descoberto que o transporte molecular ocorre através de regiões semelhantes a poros entre nanopartículas compactadas e que a exclusão dielétrica domina a rejeição dependente de carga.

Esta pesquisa abre novas possibilidades para o uso de nanopartículas em nanofiltração e separação. Como o tamanho da partícula, tipo de ligante de superfície, e a geometria de empacotamento na membrana pode ser ajustada, é potencialmente possível ajustar ainda mais o tamanho de corte e a robustez da membrana para uma variedade de aplicações de filtração.