Membrane di nanoparticelle in azione:(in alto) un film di nanoparticelle d'oro su un substrato poroso e la via di trasporto per una molecola carica (sfera blu) che si muove attraverso un poro scoperto; (in basso) ogni nanoparticella d'oro è rivestita con ligandi personalizzati per bloccare l'ingresso solo di determinate specie cariche di interesse.
Dalle membrane a scambio protonico nelle celle a combustibile ai canali ionici nelle membrane biologiche, il controllo ben specificato delle interazioni ioniche in geometrie confinate influenza profondamente il trasporto e la selettività dei materiali porosi.
Un nuovo studio degli utenti del Center of Nanoscale Materials dell'Università di Chicago, lavorando con il gruppo CNM EMMD, descrive un nuovo approccio versatile per controllare le interazioni elettrostatiche di una membrana con gli ioni depositando nanoparticelle rivestite di ligando attorno agli ingressi dei pori. Sfruttando la flessibilità e il controllo con cui le nanoparticelle legate possono essere sintetizzate, gruppi terminali del ligando come metile, carbossile e ammina possono essere utilizzati per regolare la densità di carica della membrana e controllare il trasporto ionico. Ulteriori funzionalità, sfruttando i ligandi come siti di legame, è dimostrato per i gruppi solfonato con conseguente aumento della densità di carica della membrana. I risultati vengono estesi a dimensioni più piccole variando sistematicamente il diametro dei pori sottostanti.
Nel complesso, questi risultati delineano un metodo precedentemente inesplorato per la funzionalizzazione delle nanoparticelle delle membrane utilizzando nanoparticelle ligate per controllare il trasporto ionico. Sebbene questo studio si concentri sull'introduzione di interazioni basate sulla carica, in definitiva i risultati evidenziano un percorso generale verso la funzionalizzazione della membrana che utilizza nanoparticelle legate come elementi costitutivi, funzionalizzata a priori da una opportuna scelta del legante incapsulante.
Questo lavoro apre possibilità entusiasmanti per una serie di componenti funzionalizzati che sono stati adsorbiti chimicamente sulle superfici delle nanoparticelle, e per la prima volta, descrive un mezzo con cui fornire questa funzionalità a substrati porosi. Un tale approccio potrebbe avere un impatto immediato per un'ampia gamma di sistemi a membrana, compresi quelli di origine biologica e biomimetica, sia negli studi scientifici fondamentali che nelle tecnologie applicate.
