Екип учени от Израел и САЩ разработи новаторска мембрана – йонна помпа, базирана на ефекта на гърбицата, която контролира движението на заредените молекули с помощта на нисковолтов сигнал с бързо превключване. Устройството няма движещи се части и не изисква химически реакции. Приложенията включват обезсоляване на водата, извличане на литиевите йони от морската вода и създаване на биомедицински устройства.
Контролирането на движението на заредените молекули в течности е от основно значение за различните биологични и промишлени процеси – от клетъчните функции до пречистването на водата. Досега повечето разработени йонни помпи се основават на енергоемки електрохимични процеси, които налагат значителни ограничения на ефективността и изискват сложни и често скъпи химични реакции.
За разлика от традиционните електрохимични методи, които изискват сложни и енергоемки процеси, новият подход на учените от Университета в Тел Авив и Калифорнийския университет в Ървайн използва уникалните свойства на интерфейса метал/електролит. Чрез бързо превключване на напрежението между ултратънките метални слоеве върху пореста изолационна мембрана устройството създава устойчив насочен поток от йони.
Новата йонна помпа действа като светофар за молекулите, като използва мембрана с нанопори между два слоя от ултратънък метал. Основният механизъм на устройството са неравномерните процеси на зареждане и разреждане на границите на двата метални слоя и електролита, които създават потенциална разлика между отделенията на разтвора от двете страни на мембраната. Това напрежение задвижва потока от йони, без да са необходими електрохимични реакции.
„Храповите механизми са неравновесни устройства, които използват контролирани във времето входни сигнали и пространствена асиметрия, за да създадат стабилен поток от частици“, казва Шейн Ардо, един от изследователите. – Комбинацията от структурна асиметрия и уникалните наноразмерни свойства на интерфейсите метал-електролит осигурява необходимите условия за функционирането на храповия механизъм.“
Като демонстрация на възможностите изследователите създават система за обезсоляване с 50-процентно отстраняване на солта при изключително ниски напрежения. Устройството поддържа стабилен поток от частици дори при противоположни сили, като комбинира помпа със селективна мембрана, се казва в съобщението за пресата.
Дългосрочната цел на изследователите е суперселективното разделяне на йоните с един и същ заряд въз основа на малки разлики в реакцията им към електрическо поле.
Потенциалът на изобретението обхваща извличането на литиеви йони от морска вода, отстраняването на тежките метали от питейната вода, рециклирането на батерии и биомедицински устройства.
Всичко важно от света на технологиите, директно в пощата ти.
С абонирането приемате нашите Условия и Политика за поверителност. Може да се отпишете с един клик по всяко време.
Коментирайте статията в нашите Форуми. За да научите първи най-важното, харесайте страницата ни във Facebook, и ни последвайте в Google Новини, TikTok, Telegram и Viber или изтеглете приложението на Kaldata.com за Android, iPhone, Huawei, Google Chrome, Microsoft Edge и Opera!
