(Phys.org) -- Une équipe internationale de scientifiques, dont le chimiste Xiao Cheng Zeng de l'Université du Nebraska-Lincoln, a créé ce qui est en fait un tamis à l'échelle nanométrique qui est très sélectif dans ce qu'il permet de traverser - et fonctionne à peu près de la même manière que les canaux ioniques potassium qui sont des composants vitaux de pratiquement toutes les cellules vivantes.

C'est aussi le premier nanotube synthétique qui possède un diamètre uniforme, en plus d'être auto-assemblant et hydrophobe, caractéristiques qui pourraient conduire à des percées industrielles et médicales.

"Ce nanotube peut être considéré comme un empilement de plusieurs, beaucoup d'anneaux, " dit Zeng, Professeur de chimie à l'Université Ameritas. "Les anneaux s'assemblent par un processus appelé auto-assemblage, et c'est très précis. C'est le premier nanotube synthétique qui a un diamètre très uniforme. C'est en fait un tube sub-nanométrique. C'est environ 8,8 angströms."

Dans les cellules vivantes, les canaux ioniques permettent aux ions potassium de traverser les membranes cellulaires, mais ne laissez pas passer les ions sodium, même si l'ion potassium (poids atomique 39) est près de 70 pour cent plus gros que le sodium (poids atomique 23).

"Nous avons trouvé un canal potassique totalement différent, " dit Zeng. " C'est la même fonction, mais c'est totalement différent de Mère Nature. Nous, peut-être pour la première fois, imite le pore de potassium de Mère Nature en utilisant un pore subnanométrique uniforme, mais pourquoi le plus gros ion peut passer et le plus petit pas est encore à l'étude."

Le groupe de recherche de Zeng à l'UNL a utilisé le Holland Computing Center de l'UNL avec un financement de la National Science Foundation et de la Nebraska Research Initiative pour effectuer des calculs étudiant la structure des tubes. Son groupe a déterminé la taille des anneaux et la distance entre eux pour trouver la structure des appareils, et trouvé huit façons possibles d'empiler les molécules. Surtout, les calculs ont également montré que les structures sont stables à température ambiante.

Bing Gong, professeur de chimie à l'Université de Buffalo et à l'Université normale de Pékin, un collaborateur de longue date de Zeng, et Zhifeng Shao, doyen exécutif du Center for System Biomedicine de l'Université Jiao Tong de Shanghai et ancien membre du corps professoral de longue date de la faculté de médecine de l'Université de Virginie, et leurs équipes, synthétisé les nanotubes et mesuré le flux ionique, l'achèvement d'un projet de trois ans financé en grande partie par la NSF. Le travail aux rayons X a été effectué à la source avancée de photons du laboratoire national d'Argonne en Argonne, Le groupe de recherche d'Ill. Zeng à l'UNL comprend les boursiers postdoctoraux Hui Li et Yi Gao.

Le succès des expériences, Zeng a dit, conduira à la poursuite de la recherche et du développement.

"Une chose qui intéresse les gens dans ce domaine est le dessalement. Une autre est la livraison de médicaments, " dit-il. " A l'avenir, notre orientation, également soutenu par la NSF, consiste à fonctionnaliser la paroi interne du tube.

"Pour l'instant, au moins, c'est un nanotube très intrigant car il a ce que nous appelons le transport sélectif d'ions, ce qui est très spécial. Seul le potassium peut entrer. Il passe et le sodium ne le peut pas. Mais, avec un peu de chance, si nous pouvons ajouter une fonction différente à l'intérieur, et puis parfois nous ne pouvons laisser passer que de l'eau, ou d'autres ions à traverser, nous pouvons ajouter plus de sélectivités."

Les résultats ont été rapportés dans le numéro du 17 juillet de Communication Nature , le journal de recherche multidisciplinaire en ligne du Nature Publishing Group dans tous les domaines de la biologie, sciences physiques et chimiques.