Membranas de nanopartículas em ação:(topo) um filme de nanopartículas de ouro em um substrato poroso e a via de transporte de uma molécula carregada (esfera azul) movendo-se através de um poro descoberto; (abaixo) cada nanopartícula de ouro é revestida com ligantes customizados para bloquear a entrada de apenas certas espécies carregadas de interesse.
De membranas de troca de prótons em células de combustível a canais de íons em membranas biológicas, o controle bem especificado de interações iônicas em geometrias confinadas influencia profundamente o transporte e a seletividade de materiais porosos.
Um novo estudo realizado por usuários do Center of Nanoscale Materials da Universidade de Chicago, trabalhando com o CNM EMMD Group, descreve uma nova abordagem versátil para controlar as interações eletrostáticas de uma membrana com íons, depositando nanopartículas revestidas com ligante em torno das entradas dos poros. Aproveitando a flexibilidade e o controle pelo qual as nanopartículas ligadas podem ser sintetizadas, grupos terminais de ligante, como metil, carboxila e amina podem ser usadas para ajustar a densidade de carga da membrana e controlar o transporte de íons. Outras funcionalidades, explorar os ligantes como locais de ligação, é demonstrado para grupos sulfonato, resultando em um aumento da densidade de carga da membrana. Os resultados são estendidos para dimensões menores, variando sistematicamente o diâmetro dos poros subjacentes.
Como um todo, estes resultados delineiam um método até então inexplorado para a funcionalização de nanopartículas de membranas usando nanopartículas ligadas para controlar o transporte de íons. Embora este estudo se concentre na introdução de interações baseadas em carga, em última análise, os resultados destacam um caminho geral para a funcionalização da membrana que utiliza nanopartículas ligadas como blocos de construção, funcionalizado a priori por uma escolha adequada de ligando encapsulante.
Este trabalho abre possibilidades interessantes para uma série de componentes funcionalizados que foram adsorvidos quimicamente nas superfícies das nanopartículas, e pela primeira vez, descreve um meio pelo qual fornecer essa funcionalidade a substratos porosos. Tal abordagem pode ter um impacto imediato em uma ampla gama de sistemas baseados em membrana, incluindo aqueles de origem biológica e biomimética, tanto em estudos científicos fundamentais como em tecnologias aplicadas.
