les scientifiques de Lawrence Livermore, en collaboration avec des chercheurs de la Northeastern University, ont développé des pores de nanotubes de carbone qui peuvent exclure le sel de l'eau de mer. L'équipe a également découvert que la perméabilité à l'eau des nanotubes de carbone (CNT) de diamètre inférieur à un nanomètre (0,8 nm) dépasse d'un ordre de grandeur celle des nanotubes de carbone plus larges.

Les nanotubes, des structures creuses constituées d'atomes de carbone dans un arrangement unique, ont plus de 50 ans, 000 fois plus fin qu'un cheveu humain. La surface intérieure super lisse du nanotube est responsable de leur perméabilité à l'eau remarquablement élevée, tandis que la taille minuscule des pores bloque les ions de sel plus gros.

La demande croissante d'eau douce constitue une menace mondiale pour le développement durable, entraînant une pénurie d'eau pour 4 milliards de personnes. Les technologies actuelles de purification de l'eau peuvent bénéficier du développement de membranes avec des pores spécialisés qui imitent des protéines biologiques hautement efficaces et sélectives pour l'eau.

"Nous avons découvert que les nanotubes de carbone d'un diamètre inférieur à un nanomètre présentent une caractéristique structurelle clé qui permet un transport amélioré. Le canal hydrophobe étroit force l'eau à se déplacer dans un arrangement à une seule file, un phénomène similaire à celui rencontré dans les transporteurs d'eau biologiques les plus efficaces, " dit Ramya Tunuguntla, un chercheur postdoctoral LLNL et co-auteur du manuscrit apparaissant dans l'édition du 24 août de Science .

Des simulations informatiques et des études expérimentales du transport de l'eau à travers des NTC avec des diamètres supérieurs à 1 nm ont montré un écoulement d'eau amélioré, mais ne correspondait pas à l'efficacité de transport des protéines biologiques et ne séparait pas efficacement le sel, surtout à des salinités plus élevées. La percée clé réalisée par l'équipe LLNL a été d'utiliser des nanotubes de plus petit diamètre qui ont fourni l'augmentation requise des performances.

"Ces études ont révélé les détails du mécanisme de transport de l'eau et ont montré qu'une manipulation rationnelle de ces paramètres peut améliorer l'efficacité des pores, " dit Meni Wanunu, professeur de physique à la Northeastern University et co-auteur de l'étude.

« Les nanotubes de carbone sont une plateforme unique pour l'étude du transport moléculaire et de la nanofluidique, " a déclaré Alex Noy, Chercheur principal du LLNL sur le projet CNT et auteur principal de l'article. "Leur taille sub-nanométrique, les surfaces atomiquement lisses et la similitude avec les canaux de transport d'eau cellulaires les rendent exceptionnellement adaptées à cette fin, et c'est très excitant de créer un canal d'eau synthétique qui fonctionne mieux que celui de la nature."