Elektronmikrografier av PA-membran av Turing-typ. (A) SEM-bilder med låg förstoring av de två membranytorna. (B) SEM-bilder med hög förstoring av de två olika strukturerna. (C och D) Projicerade TEM-bilder (C) och TEM-tvärsnitt (D), visar de inre egenskaperna och tredimensionella morfologierna hos de två strukturerna. Kreditera: Vetenskap (2018). DOI:10.1126/science.aar6308
Ett team av forskare vid Zhejiang University i Kina har använt en matematisk modell utvecklad av Alan Turing för att skapa en unik typ av polyamidnät. I deras tidning publicerad i tidningen Vetenskap , gruppen beskriver deras process och hur de upptäckte att nätet kunde användas för att filtrera vatten.
Alan Turing, den berömda knäcken från den tyska Enigma -maskinen, och utvecklare av några av datavetenskapens grunder, också sysslat med kemi. År 1952, han publicerade faktiskt ett papper som beskriver en matematisk modell som förklarar hur unika randiga mönster hos djur uppstår. Hans matte beskrev en process genom vilken två kemikalier, när de blandas ihop, turas om att avbryta den andras handlingar. I levande varelser, kemikalierna är hormoner som påverkar egenskaper som ränder på tigrar. Det var på olika sätt som hormonerna diffunderade genom vävnaderna, Alan hävdade, som orsakade mönstren. I denna nya insats, forskarna bestämde sig för att skapa ett nytt material baserat på modellen Turning hade skapat.
Istället för att använda biologiskt material, forskarna använde en typ av polyamid - den tillverkas normalt genom att reagera trimesoylklorid och piperazin. För att göra det diffust på sätt som beskrivs av Turings modell, laget tillsatte polyvinylalkohol. Resultatet blev ett nylonliknande nät, vars egenskaper kan justeras genom att ändra ingredienserna i reaktionen. I en sådan form, nätet resulterade i ett material som såg ut för forskarna som ett filter. Överraskad, de testade det för att se hur väl det kunde ta bort salt från vatten. De rapporterar att materialet kunde filtrera stora saltarter mer effektivt än nuvarande metoder - det tillät mindre salt genom, samtidigt som det tillåter mer vatten. Ytterligare tester visade att deras unika filter kunde hantera 125 liter vatten i timmen när det sattes under tryck. Det tog också bort ungefär tre gånger så mycket salt som konventionella filter. Forskarna räknar inte med att filtret kommer att användas i avsaltningsanläggningar, dock — filter i sådana växter måste kunna ta bort små salter. Men, de noterar, filtren kan vara användbara vid rengöring av tillverkningsavfall. De noterar också att deras arbete visar att det finns möjligheter att använda Turings idéer för att göra användbara produkter.
© 2018 Phys.org
