I processi di pretrattamento del campione come la concentrazione o la classificazione sono essenziali per trovare le sostanze in tracce presenti in un fluido. Nelle comunità scientifiche di recente, viene condotta una prolifica ricerca sulle tecniche di pretrattamento dei campioni che utilizzano l'elettrocinetica. Però, a causa della mancanza di materiale anionico-permselettivo commerciale, un componente essenziale, la sua potenziale applicazione è limitata alle sole particelle cariche negativamente. A questa, un team di ricerca presso POSTECH ha trovato un modo per isolare e concentrare solo i campioni cationici.

Un team di ricerca POSTECH guidato dal professor Geunbae Lim, dottorato di ricerca candidato Minsoo Lee, e il Dr. Hyukjin J. Kwon del Dipartimento di Ingegneria Meccanica hanno sviluppato un nuovo tipo di membrana a scambio anionico poroso multiscala (MP-AEM) e hanno fabbricato con successo un comodo concentratore elettrocinetico selettivo per cationi. Riconosciuti per la loro eccellenza, questi risultati della ricerca sono stati recentemente pubblicati come articolo di copertina in Materiali funzionali avanzati.

Il materiale a scambio ionico serve a indurre una regione di forte campo elettrico nel canale attraverso il quale scorre il fluido facendo passare selettivamente ioni di una specifica polarità. Attraverso questo, le particelle cariche presenti nel fluido sono continuamente concentrate ricevendo la forza di repulsione elettrica. Generalmente, la polarità del materiale a scambio ionico richiesto varia a seconda della polarità delle particelle cariche da concentrare. Un materiale di scambio cationico è richiesto per le specie caricate negativamente, e un materiale di scambio anionico è richiesto per le specie caricate positivamente. Però, a differenza del materiale a scambio cationico attualmente esistente, non c'è materiale che possa essere facilmente applicato al materiale a scambio anionico, complicando la fabbricazione di un concentratore di cationi.

A questa, il team di ricerca ha prodotto con successo un materiale a scambio anionico che ha una struttura MP-AEM con un'eccellente resistenza meccanica, capacità di scambio ionico, e capacità di trasporto dei fluidi attraverso il semplice metodo di colata e lisciviazione del sale utilizzando i convenzionali materiali a scambio anionico.

L'MP-AEM può essere facilmente inserito nel concentratore elettrocinetico grazie alla sua peculiare proprietà che consente il trasporto simultaneo di ioni e fluidi, svolgendo con successo il ruolo di un materiale di scambio anionico. Di conseguenza, il team di ricerca è stato in grado di fabbricare il concentratore elettrocinetico cation-selettivo attraverso un semplice metodo di inserimento e assemblaggio, che semplifica notevolmente il processo di fabbricazione rispetto al metodo convenzionale.

"L'MP-AEM svolgerà un ruolo importante nella rivitalizzazione e nell'avanzamento dei campi di ricerca che coinvolgono le specie cationiche, " ha commentato il professor Geunbae Lim. Ha aggiunto, "Considerando l'elevata scalabilità della nuova membrana di scambio, sarà applicabile alle aree del controllo dell'inquinamento, recupero delle risorse, e pulizia dei semiconduttori, nonché nei campi della diagnosi e dell'individuazione delle malattie."