Как мембране фильтра стать идеальным поглотителем солнечного света

Исследование, посвящённое созданию высокоэффективных мембранных систем для фильтрации взвешенных в растворе наночастиц, проводилось в Институте материаловедения при Университете Христиана Альбрехта (Германия), а его интересные (а местами и неожиданные) результаты опубликованы в журнале Advanced Functional Materials.

Наножидкости, представляющие собой коллоидную суспензию наночастиц (например, металлических) в воде, обычно легко проходят сквозь макропористые полимерные мембраны, не меняя своей композиции, поскольку наночастицы слишком малы для того, чтобы застрять внутри огромных пор диаметром в 3–4 мкм. С другой стороны, при использовании совсем уж мелких сит частицы быстро блокируют самые узкие каналы, после чего требуется приложение высокого давления для проталкивания жидкости.

Схематичное представление работы мембраны, способной эффективно и просто очищать воду от наноразмерных загрязнений (здесь и далее иллюстрации и микрофотографии John Wiley and Sons).

Чтобы решить эту проблему, учёные провели биофункционализацию простых в использовании макропористых мембран, добавив коммерчески доступный протеин к полимерным волокнам фильтра. Секрет успеха столь неординарного подхода заключается в спонтанном изменении конформации белка в водных условиях, что приводит к активации его способностей по захвату всех наночастиц, проходящих мимо при фильтрации (эффективность фильтрации превосходит 97%). Авторы работы также надеются, что эта же стратегия позволит очищать сточные воды, отделяя биомолекулы и микроорганизмы.

Даже если бы результатом исследования стал только эффективный и простой в использовании фильтр, способный удалять из воды примесные наночастицы, то и тогда об этом стоило бы сообщить. Однако в светлые учёные головы пришли и другие мысли.

Биомодифицированная мембрана после фильтрации, хороша видна равномерность распределения наночастиц.

А именно. Когда мембрана захватывает металлические наночастицы (например, золото), результатом становится абсолютно равномерное распределение частиц по поверхности (вблизи поверхности) фильтра. Такой равномерности очень трудно достичь иными методами. После высыхания мембрана приобретает равномерный радикально красный цвет, характерный для золотых наночастиц определённого размера. Однако при смачивании цвет меняется на абсолютно чёрный — и мембрана превращается в ненаправленный идеальный поглотитель (omnidirectional perfect black absorber), который может использоваться в качестве поглотителя солнечного света.

Вот такое полезное соображение.

Подготовлено по материалам Университета Христиана Альбрехта.

Каждый день слушайте итоговый подкаст Свободного Радио «Компьюлента»!

blog comments powered by Disqus