Les chercheurs de l'Université Monash ont développé un nanodispositif plus rapide et plus efficace pour filtrer les protons et les ions de métaux alcalins, ce qui aidera à concevoir des membranes de nouvelle génération pour la technologie, la conversion et le stockage de l'énergie propre.

Le nouveau nanodispositif fonctionne avec une précision à l'échelle atomique, tout en générant sa propre énergie par électrodialyse inverse.

Dans l'article publié dans la revue Science Advances , une équipe de chercheurs dirigée par le professeur australien Laureate Fellow, le professeur Huanting Wang de l'Université de Monash, a découvert qu'un dispositif nanofluidique à structure métallo-organique (MIL-53-COOH)-polymère imite les fonctions des canaux potassiques biologiques à rectification interne et à rectification externe. canaux de protons.

« Cela a d'importantes implications dans le monde réel, en particulier pour la conception de membranes de nouvelle génération pour la technologie de l'énergie propre, la conversion et le stockage de l'énergie, l'exploitation minière et la fabrication durables, avec des applications spécifiques dans la récupération des acides et des minéraux », explique le professeur Wang, qui a dirigé le projet avec chercheur Dr. Jun Lu du Département de génie chimique et biologique de l'Université Monash.

Les canaux potassiques sont le type de canaux ioniques le plus répandu et se trouvent dans pratiquement tous les organismes vivants. Le transport ultrarapide directionnel d'ions avec une précision à l'échelle atomique est l'une des fonctions essentielles des canaux ioniques biologiques dans les membranes cellulaires.

Ces canaux ioniques biologiques maintiennent en coopération l'équilibre électrolytique et pH à travers les membranes cellulaires, qui sont essentiels aux activités physiologiques des cellules.

Par exemple, le trouble de la concentration d'électrolytes dans les cellules, en particulier pour les ions chargés positivement comme le potassium, le sodium et le proton, est reconnu comme ayant un lien direct avec certaines maladies comme l'épilepsie.

Inspirés par ces fonctions, les dispositifs à nanocanaux artificiels construits à partir de matériaux poreux ont été largement étudiés pour l'étude expérimentale du transport d'ions nanofluidique afin d'obtenir les propriétés de transport spécifiques aux ions observées dans les canaux ioniques biologiques.

Par exemple, des nanotubes de carbone, du graphène, des polymères et des cadres organométalliques (MOF) ont été utilisés pour construire des pores de taille nanométrique afin d'imiter le transport ionique et moléculaire à l'échelle atomique des canaux ioniques biologiques.

Cependant, la découverte d'un transport contre-directionnel rectifiant ultra-rapide bio-inspiré de protons et d'ions métalliques n'a pas été rapportée jusqu'à présent.

"Le comportement de transport rectifiant spécifique aux ions sans précédent trouvé dans notre dispositif nanofluidique métal-organique (MIL-53-COOH)-polymère est attribué à deux mécanismes distincts pour les ions métalliques et le proton, expliqués par des simulations théoriques. Ce travail approfondit notre connaissance de concevoir des canaux ioniques artificiels, ce qui est important pour les domaines de la nanofluidique, de la science des membranes et des séparations », explique le professeur Wang.

"Il s'agit d'une découverte fondamentale passionnante et nous espérons qu'elle stimulera davantage de recherches dans ces domaines importants", déclare le professeur Wang. + Explorer plus loin

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