Une récente collaboration entre des chercheurs de l'Université de Chicago et de l'Université de l'Illinois à Chicago avec le groupe des matériaux et dispositifs électroniques et magnétiques du Center for Nanoscale Material du Laboratoire national d'Argonne a produit la membrane de nanofiltration la plus mince jamais réalisée, à environ 30 nm, composé de seulement quatre couches de nanoparticules.

Une membrane de séparation est un élément clé des systèmes de filtration par nanofiltration et par osmose inverse. Ce sont généralement des films polymères d'une épaisseur de quelques microns. La réduction de l'épaisseur de la membrane réduit la pression qui doit être appliquée à travers la membrane afin d'obtenir une certaine quantité de flux, ce qui représente un coût opérationnel majeur dans ces dispositifs. Le coefficient de filtration de cette membrane pour les solutions aqueuses est supérieur de deux ordres de grandeur à celui des systèmes de nanofiltration à base de polymères typiques. Près de seulement 80 kPa de pression, la membrane présente une sensibilité de charge prononcée pour une variété de colorants et d'autres molécules, tout en rejetant les molécules de taille supérieure à 1,7 nm. Guidé par des simulations de dynamique moléculaire atomistique, il a été constaté que le transport moléculaire se produit à travers des régions ressemblant à des pores entre des nanoparticules compactes et que l'exclusion diélectrique domine le rejet dépendant de la charge.

Ces recherches ouvrent de nouvelles possibilités d'utilisation des nanoparticules en nanofiltration et séparation. Comme la taille des particules, type de ligand de surface, et la géométrie de l'emballage dans la membrane peut être ajustée, il est potentiellement possible d'ajuster davantage la taille de coupure et la robustesse de la membrane pour une variété d'applications de filtration.