Dans la nature, l'interaction de molécules à la frontière de différents liquides peut donner naissance à de nouvelles structures. Ces molécules auto-assemblées rendent possible la formation de cellules et sont essentielles au développement de toute vie sur Terre.

Ils peuvent également être conçus pour exécuter des fonctions spécifiques - et maintenant, une équipe de chercheurs de Penn State a profité de cette opportunité pour développer un matériau qui pourrait éliminer les polluants persistants de l'eau. Les chercheurs ont récemment publié leurs résultats dans Matériaux fonctionnels avancés .

"Nous nous sommes inspirés des systèmes biologiques pour voir si nous pouvons faire émerger des phénomènes similaires avec des molécules non biologiques, " a déclaré Scott Medina, professeur adjoint de génie biomédical et auteur correspondant de l'article.

Pour leur expérience, les chercheurs ont choisi d'incorporer du fluor, un élément peu répandu dans la nature, en un acide aminé et le mélanger avec une huile fluorée pour guider son organisation moléculaire. L'équipe a ajouté l'huile fluorée à l'eau, où il a formé une perle composée de la gouttelette de fluor entourée d'un revêtement d'acide aminé. Lorsque les chercheurs ont inversé le flacon pour exposer la bille à l'air, les composants de la perle se sont réarrangés pour former un film. Composé d'une fine couche d'huile fluorée entourée de deux couches de structures cristallines microscopiques d'acides aminés, ce film pourrait se réorganiser dans la bille lorsqu'il est agité et emporter avec lui d'autres molécules fluorées.

"Les fluors ne font pas bon ménage avec les autres, donc si vous les mettez ensemble, il y a des interactions très fortes, " a déclaré Medina. " Les contaminants fluorés dans l'eau veulent se séparer de l'eau et trouver d'autres matières riches en fluor. "

Ce phénomène, et la capacité du composé à basculer entre un état de film et la forme du cordon, a suscité l'intérêt des chercheurs pour une éventuelle capture des polluants. Les substances per- et polyfluoroalkylées (PFAS) sont des produits chimiques artificiels contenant du fluor généralement utilisés dans la fabrication de produits hydrofuges ou anti-graisse. Leur structure moléculaire leur permet de s'accumuler dans les environnements et le corps humain de façon permanente.

"La nature n'a pas développé de moyens pour décomposer efficacement les molécules contenant du fluor, donc ces composés restent longtemps, " a déclaré Medina. "Ils pénètrent dans les eaux usées et le sol, se frayer un chemin dans l'eau potable et la nourriture, et nous les consommons - et nos corps ne les dégradent pas très bien, Soit."

Pour tester le potentiel du nouveau composé pour la capture des PFAS, les chercheurs ont ajouté de l'eau contaminée à un récipient en plastique recouvert de leur film d'acides aminés fluorés. Le film a capturé les substances PFAS en deux heures et a pu les retenir jusqu'à 24 heures. A partir de cette étape, le film contenant du PFAS pourrait être agité pour se reformer en une bille cohésive qui pourrait être facilement récupérée à partir de l'eau maintenant purifiée.

Les chercheurs prévoient d'explorer plus avant ces capacités d'extraction de polluants, en étudiant non seulement la purification de l'eau, mais aussi le potentiel de récolte des composés de l'air. Avec des recherches plus poussées sur ses applications, le composé fluoré pourrait devenir un outil d'élimination des contaminants à usages multiples pour une utilisation dans une variété de contextes.

« De nombreux efforts sont déployés pour enquêter sur la toxicologie des PFAS et sur la façon de les réguler, ", a déclaré Medina. "Ce matériau pourrait être mis en œuvre pour éliminer les PFAS de l'eau potable et nous pensons qu'il pourrait également être très utile dans d'autres domaines."