Uma imagem microscópica da membrana após a filtragem. As partículas de ouro estão bem dispersas. Crédito:John Wiley and Sons
(Phys.org) - Uma membrana que consiste em fibras de polímero e proteínas faz um novo filtro para minúsculos, partículas com escala nanométrica em soluções aquosas. O resultado de tal pesquisa, que foi feito pelo professor Mady Elbahri e sua equipe do Instituto de Ciência de Materiais da Universidade de Kiel (KU) e do Instituto de Pesquisa de Polímeros em Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG), foi publicado recentemente como artigo de capa na edição atual da Materiais Funcionais Avançados .
Um Nanofluido, que significa uma suspensão coloidal de e. nanopartículas de metal em água, passa facilmente através das membranas poliméricas macroporosas comumente usadas. As partículas são muito pequenas para serem seguradas com diâmetros de orifícios entre três e quatro micrômetros. Além disso, as partículas bloqueariam aberturas de peneira menores rapidamente. Portanto, pressão seria necessária para filtrar o fluido.
O gráfico mostra uma membrana composta por fibras poliméricas (vermelhas e pretas) com proteínas (azuis) que ativaram sua capacidade de capturar todas as nanopartículas metálicas. Quando o nanofluido com partículas de metal (topo) passa pela peneira, as proteínas retêm as partículas. No fim, há um líquido sem partículas. Crédito:John Wiley and Sons
Para resolver esses problemas, Elbahri e sua equipe biofuncionalizaram sua membrana e adicionaram uma proteína disponível comercialmente às fibras. "Descobrimos que a proteína sofre uma mudança conformacional debaixo d'água, e sua capacidade de capturar todas as nanopartículas metálicas durante o processo de filtração é ativada ", explica Elbahri. "Este é um avanço", acrescenta o coautor Dr. Shahin Homaeigohar. "O mesmo princípio nos permitirá, esperançosamente, para filtrar biomoléculas e organismos fora das águas residuais. "
Da Filtração à Energia Solar Térmica
Quando a peneira nano captura partículas de metal, como ouro, outra aplicação está disponível, Porque, nenhum outro método conseguiu dispersar as partículas tão bem. "Este resultado foi inesperado", diz Elbahri. "Sob condições secas, a membrana mostra a cor do metal, neste caso, o vermelho das nanopartículas de ouro ". Quando a membrana fica molhada, fica preto. "Então, ele atua como um absorvedor de preto perfeito omnidirecional, que pode ser usado como um absorvedor solar. "Elbahri acrescenta:" Na verdade, nós colmamos as lacunas entre várias disciplinas, química, física, biociência e ciência dos materiais, isto é, e o grupo Nanochemistry and Nanoengineering deu agora o primeiro passo em direção à intradisciplinaridade da Nanociência. "
O Nanofluido com partículas de ouro (esquerda) e a solução filtrada (direita). Todas as patículas de metal são filtradas. Crédito:CAU, Foto:Claudia Eulitz
Aplicação como vírus e bio-filtro
A nano peneira permitirá a filtragem de partículas muito pequenas ou biomoléculas e organismos, como vírus, da água. Os cientistas envolvidos já patentearam sua inovação, um bio-nanocompósito, na Europa. Outra patente para os EUA está a caminho. Além de sua aplicação na filtração de água, a nano peneira apresenta grande potencial como absorvedor solar e como catalisador. "Contudo, o resultado é um avanço para o design de um processo de filtração operativa, como uma nova rota para a fabricação de materiais funcionais, e oferece eficiências comercialmente atraentes a baixo custo ", diz Elbahri.
