Filtern mit Muschelpower
Nanomembran ermöglicht effizientes Filtern von Ionen aus Flüssigkeiten
Jeder kennt es aus Kindertagen im Sandkasten: Sand wird mit einem Sieb gefiltert. Größere Steine bleiben dabei hängen, während feiner Sand durch das Sieb fallen kann. Das gleiche Prinzip wird bei der Kaffeezubereitung angewendet: Wasser und Aromastoffe können ungehindert passieren, während das feinkörnige Kaffeepulver am Kaffeefilter hängen bleibt.
Für die Reinigung oder Trennung von chemischen Stoffen - z. B. Farbstoffen in Wasser oder verschiedenen geladenen Atomen, so genannten Ionen - reicht das reine Filtern nach Größe jedoch nicht aus. Es sind trickreichere Methoden erforderlich, um zum Beispiel verschiedene Ionen ähnlicher Größe voneinander zu trennen.
In biologischen Systemen können Zellmembranen solche Trennprozesse bereits realisieren, indem in den dünnen „Poren“ des Siebes zusätzliche chemische Prozesse stattfinden . In künstlich hergestellten Sieben ist dies jedoch nach wie vor eine große Herausforderung.
Wissenschaftler:innen um Gruppenleiter Christopher Synatschke aus dem Arbeitskreis „Synthese von Makromolekülen“, geleitet von Direktorin Tanja Weil, ist es nun gelungen, eine nur 20 Nanometer - also 20 millionstel Millimeter - dicke Membran herzustellen, die effizient verschiedene Ionenarten oder auch ein Farbstoffgemisch trennen kann. Die Membran besteht aus einem Material, das einem Material, das von Muscheln produziert wird, sehr ähnlich ist: Polydopamin. Durch ein sogenanntes Elektropolymerisationsverfahren kann die Polydopaminmembran so hergestellt werden, dass sie subnanometergroße Kanäle, d.h. Siebporen, aufweist.
Wie eine biologische Zellmembran haben diese Siebporen eine spezielle Oberflächenchemie. Dadurch ist es zum Beispiel möglich, einwertige Ionen (wie einfach geladenes Natrium) und zweiwertige Ionen (wie doppelt geladenes Magnesium) trotz ihrer ähnlichen Größe zu trennen.
„Solche leicht herstellbaren Membranen sind für die Anwendungen von großem Interesse“, sagt Christopher Synatschke. „Damit lassen sich zum Beispiel effizientere Filter für Wasser herstellen, zum Beispiel für Industrieabfälle.“
Die Forschenden haben die Effizienz ihrer Membran mit anderen verglichen. Dabei konnten sie eine bemerkenswerte selektive Trennung zwischen Monovalentionen und größeren Spezies erreichen - effizienter als jede andere bisher hergestellte Membran.
Die Forschenden hoffen, dass sich aus den neuen Polydopamin-Membranen neue Anwendungen entwickeln lassen - denn das Material ist nicht nur umweltfreundlich und biokompatibel, sondern lässt sich auch besonders leicht chemisch anpassen.
Originalveröffentlichung
Jiyao Yu, Tommaso Marchesi D'Alvise, Iain Harley, Adam Krysztofik, Ingo Lieberwirth, Przemyslaw Pula, Pawel W. Majewski, Bartlomiej Graczykowski, Johannes Hunger, Katharina Landfester, Seah Ling Kuan, Rachel Shi, Christopher V. Synatschke, Tanja Weil; "Ion and Molecular Sieving With Ultrathin Polydopamine Nanomembranes"; Advanced Materials, Volume 36, 2024-5-23
Meistgelesene News
Originalveröffentlichung
Jiyao Yu, Tommaso Marchesi D'Alvise, Iain Harley, Adam Krysztofik, Ingo Lieberwirth, Przemyslaw Pula, Pawel W. Majewski, Bartlomiej Graczykowski, Johannes Hunger, Katharina Landfester, Seah Ling Kuan, Rachel Shi, Christopher V. Synatschke, Tanja Weil; "Ion and Molecular Sieving With Ultrathin Polydopamine Nanomembranes"; Advanced Materials, Volume 36, 2024-5-23
Organisationen
Weitere News aus dem Ressort Wissenschaft
Diese Produkte könnten Sie interessieren
GF/C and 934-AH RTU (Environmental) von Cytiva
Erfüllen Sie die Abwasservorschriften mit dem richtigen Filter
Rationalisierung der Laborabläufe und Gewährleistung hochwertiger Ergebnisse
Glasfaserfiltermaterialien von Cytiva
Fordern Sie ein Glasmikrofaser-Musterpaket für Ihre Batterieentwicklung an
Effiziente und konsistente Ergebnisse
FIBRETHERM von C. Gerhardt
Automatische Faserextraktion für die Futtermittelanalyse
FIBRETHERM von C. Gerhardt: Effizient – Präzise – Methodenkonform
Mini-UniPrep™ von Cytiva
Verbesserte HPLC-Probenvorbereitung
Sparen Sie 66 % Probenvorbereitungszeit und senken Sie die Kosten um 40 %
VICI Jour Katalog 15INT von VICI
Der VICI Jour Katalog - Zubehör für Flüssigchromatographie und Liquid Handling
Kapillaren, Schläuche, Fittinge, Filter, Safety-Produkte, Werkzeuge uvm
Whatman filtration product guide von Cytiva
Neuer Filtrations-Katalog - geballte Informationen auf 286 Seiten
Entdecken Sie perfekt passende Filter für Ihre Anwendung im Labor
Hahnemühle LifeScience Katalog Industrie & Labor von Hahnemühle
Große Vielfalt an Filterpapieren für alle Labor- und industrielle Anwendungen
Filtrationslösungen im Bereich Life Sciences, Chemie und Pharma
Holen Sie sich die Chemie-Branche in Ihren Posteingang
Ab sofort nichts mehr verpassen: Unser Newsletter für die chemische Industrie, Analytik, Labor und Prozess bringt Sie jeden Dienstag und Donnerstag auf den neuesten Stand. Aktuelle Branchen-News, Produkt-Highlights und Innovationen - kompakt und verständlich in Ihrem Posteingang. Von uns recherchiert, damit Sie es nicht tun müssen.