Membranes de nanoparticules en action :(en haut) un film de nanoparticules d'or sur un substrat poreux et la voie de transport d'une molécule chargée (sphère bleue) se déplaçant à travers un pore découvert ; (en bas) chaque nanoparticule d'or est recouverte de ligands personnalisés pour ne laisser entrer que certaines espèces chargées d'intérêt.
Des membranes échangeuses de protons dans les piles à combustible aux canaux ioniques dans les membranes biologiques, le contrôle bien spécifié des interactions ioniques dans les géométries confinées influence profondément le transport et la sélectivité des matériaux poreux.
Une nouvelle étude réalisée par les utilisateurs du Center of Nanoscale Materials de l'Université de Chicago, en collaboration avec le Groupe CNM EMMD, décrit une nouvelle approche polyvalente pour contrôler les interactions électrostatiques d'une membrane avec les ions en déposant des nanoparticules recouvertes de ligand autour des entrées des pores. Tirer parti de la flexibilité et du contrôle par lesquels les nanoparticules ligaturées peuvent être synthétisées, des groupes terminaux de ligand tels que méthyle, le carboxyle et l'amine peuvent être utilisés pour régler la densité de charge de la membrane et contrôler le transport des ions. Fonctionnalité supplémentaire, exploiter les ligands comme sites de liaison, est démontrée pour les groupes sulfonate entraînant une augmentation de la densité de charge membranaire. Les résultats sont étendus à des dimensions plus petites en faisant systématiquement varier le diamètre des pores sous-jacents.
Dans son ensemble, ces résultats décrivent une méthode jusqu'alors inexplorée pour la fonctionnalisation des membranes par des nanoparticules en utilisant des nanoparticules ligaturées pour contrôler le transport des ions. Bien que cette étude se concentre sur l'introduction d'interactions basées sur les charges, finalement, les résultats mettent en évidence une voie générale vers la fonctionnalisation membranaire qui utilise des nanoparticules ligaturées comme blocs de construction, fonctionnalisé a priori par un choix approprié de ligand encapsulant.
Ce travail ouvre des perspectives passionnantes pour un certain nombre de composants fonctionnalisés qui ont été chimiquement adsorbés sur les surfaces de nanoparticules, et pour la première fois, décrit un moyen par lequel fournir cette fonctionnalité à des substrats poreux. Une telle approche pourrait avoir un impact immédiat pour une large gamme de systèmes à base de membranes, y compris ceux d'origine biologique et biomimétique, tant dans les études scientifiques fondamentales que dans les technologies appliquées.
