Le professeur Liu Bo et ses collègues de l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC) ont développé une membrane de séparation chirale capable de capturer des molécules chirales gauchers et de libérer la contrepartie droite à l'aide de matériaux en couches bidimensionnels. La membrane chirale, montrant une efficacité de séparation jusqu'à 89 % vis-à-vis du racémate de limonène, devrait être mis en production industrielle. La recherche a été publiée dans Communication Nature le 7 juin.

Dans le conte chinois classique Voyage à l'ouest , personne ne pouvait faire la différence entre le vrai Roi Singe et son « jumeau maléfique » Six Oreilles, causant ainsi beaucoup de confusion. Seul le Bouddha pouvait distinguer le vrai Roi Singe du faux, s'assurer que le Roi Singe puisse continuer son voyage.

Parmi les biomolécules, beaucoup sont inséparables les uns des autres, tout comme le roi singe et les six oreilles. Ce sont les isomères dits chiraux (énantiomères), qui ont des formules chimiques identiques mais tournent dans l'espace dans des directions opposées. Ils sont des images inversées les uns des autres et ne sont pas superposables.

Cependant, malgré leur similitude chimique, les énantiomères peuvent fonctionner très différemment. Par exemple, la lévamlodipine peut traiter l'hypertension artérielle alors que la dextroamphétamine n'a pas cet effet. Dans le processus biopharmaceutique, les isomères chiraux sont souvent produits en même temps, donc le mélange doit être séparé. Cependant, les molécules gauchers et droitiers sont aussi difficiles à identifier et à séparer que le Roi Singe et les Six Oreilles.

Les membranes de séparation chirales sont la solution la plus impressionnante. Cependant, les membranes polymères ont une faible efficacité de séparation, et les composés cristallins ne forment pas facilement des membranes. Liu Bo et son équipe de recherche, en utilisant un matériau stratifié bidimensionnel (2-D), réglé sa distance intercouche et introduit des sites chiraux dans l'espace intercalaire, et assemblé les couches dans une membrane de séparation chirale efficace et stable.

"La membrane présente une efficacité de perméation sélective élevée parmi divers énantiomères, " a déclaré Wang Yang, un doctorat étudiant à l'USTC et premier auteur. "Il peut séparer efficacement le R-limonène et conserver la majeure partie du L-limonène. Les performances de séparation peuvent être encore améliorées en appliquant une certaine pression."

Ce travail démontre le potentiel de réglage de l'environnement chimique dans l'espace intercouche via une interaction électrostatique afin de fabriquer des membranes stables qui remplissent la fonction de tamisage précis à l'échelle sub-nanométrique. De telles membranes pourraient être appliquées au traitement des eaux usées et au dessalement, entre autres. En effet, Liu Bo voit "de larges perspectives d'application" pour les membranes chirales comprenant des couches 2D.

Actuellement, les chercheurs sont capables de fabriquer des membranes chirales à l'échelle centimétrique en laboratoire. L'équipe augmente la taille de la membrane en membranes à l'échelle métrique, visant à séparer des molécules médicamenteuses chirales pour l'industrie pharmaceutique.