聚合物膜過濾小分子

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過濾器的基本原理非常簡單:較小的物體會滑過孔洞,留下較大的物體。 但想象一下,如果透過增加孔洞的大小,實際上可以使過濾器更具選擇性,而不是更少。 這聽起來似乎自相矛盾,但事實上,根據《科學》雜誌當前一期的一份報告,研究人員已成功製造出能夠做到這一點的膜。

這種新型網由北卡羅來納州三角研究園三角研究所的蒂莫西·默克爾及其同事開發,由玻璃狀無定形聚合物和二氧化矽顆粒組成。 與嵌入金屬氧化物或其他奈米顆粒的類似膜(表現出滲透性降低)不同,這種二氧化矽顆粒聚合物膜具有更高的滲透性。 然而,它們優先允許較大的分子(如丁烷)透過,同時保留較小的分子(如甲烷)。 “用一個類比來說,如果你把網上的孔洞做得足夠大,乒乓球、網球和籃球都能穿過去,”北卡羅來納州立大學的團隊成員理查德·斯龐塔克解釋說。“使用我們的膜,我們實際上可以實現高滲透性和反向選擇性——換句話說,我們的網優先讓籃球透過。”

這種膜可能在海水淡化、環境清理以及其他涉及分子分離的任務中證明是有用的。 作者指出,這些分離最常使用能源和資本密集型技術(如蒸餾、吸收和吸附)來完成。 相比之下,奈米複合膜成本低、能源效率高且環境友好。

Kate Wong is an award-winning science writer and senior editor at 大眾科學 focused on evolution, ecology, anthropology, archaeology, paleontology and animal behavior. She is fascinated by human origins, which she has covered for more than 25 years. Recently she has become obsessed with birds. Her reporting has taken her to caves in France and Croatia that Neandertals once called home, to the shores of Kenya's Lake Turkana in search of the oldest stone tools in the world, to Madagascar on an expedition to unearth ancient mammals and dinosaurs, to the icy waters of Antarctica, where humpback whales feast on krill, and on a "Big Day" race around the state of Connecticut to find as many bird species as possible in 24 hours. Kate is co-author, with Donald Johanson, of Lucy's Legacy: The Quest for Human Origins. She holds a bachelor of science degree in biological anthropology and zoology from the University of Michigan. Follow Wong on X (formerly Twitter) @katewong

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