Ett samarbete mellan forskare vid University of Chicago och University of Illinois i Chicago med Center for Nanoscale Materials Electronic &Magnetic Materials &Devices Group vid Argonne National Laboratory har producerat det tunnaste nanofiltreringsmembran som hittills uppnåtts, vid cirka 30 nm, gjord av bara fyra lager nanopartiklar.

Ett separationsmembran är en nyckelkomponent i både nanofiltrering och omvänd osmosfiltreringssystem. Vanligtvis är de mikron-tjocka polymerfilmer. Att minska tjockleken på membranet minskar trycket som måste appliceras över membranet för att uppnå ett visst flöde, vilket är en stor driftskostnad för dessa enheter. Filtreringskoefficienten för detta membran för vattenhaltiga lösningar är två storleksordningar större än för typiska polymerbaserade nanofiltreringssystem. Nästan bara 80 kPa tryck, membranet uppvisar uttalad laddningskänslighet för en mängd olika färgämnen och andra molekyler, samtidigt som de avvisar molekyler som är större än 1,7 nm. Styrd av atomistiska molekylära dynamiksimuleringar, man fann att molekyltransport sker genom porliknande regioner mellan tätt packade nanopartiklar och att dielektrisk uteslutning dominerar den laddningsberoende avstötningen.

Denna forskning öppnar nya möjligheter för användning av nanopartiklar vid nanofiltrering och separation. Som partikelstorlek, ytligandtyp, och packningsgeometri i membranet kan alla justeras, det är potentiellt möjligt att ytterligare justera avstängningsstorleken och robustheten hos membranet för en mängd olika filtreringsapplikationer.