研究为设计高效纳米过滤器提供了重要见解

过滤的过程在我们的日常生活中出现了很多例子，例如：在泡茶时用过滤器过滤茶叶。茶叶的尺寸比过滤器的孔大，无法通过，因此会从热冲泡中分离出来。

现在，如果您必须过滤掉比茶叶小107到108倍的颗粒怎么办?直到最近，制造能够过滤这些纳米粒子的过滤器还是非常具有挑战性的。然而，化学科学和相关技术的进步使世界各地的科学家能够制造出可以分离小至氢分子(~2*10-10m)的过滤器。

在最近发表在NatureCommunications上的一项研究中，来自海得拉巴塔塔基础研究所(TIFRH)的TanmoyMaity、PratibhaMalik、RiteshHaldar及其同事更清晰地展示了分子通过过滤器的运动，其中孔的大小可以减少到Ångstrom(10-10m)尺度。这项研究的结果为设计工业中常用的更高效的过滤工艺开辟了道路。

分子过滤器用于塑料、燃料和制药行业以分离和纯化小分子，这是制造许多产品必不可少的步骤。在分子水平上，筛分不像过滤茶叶那样简单。当分子与筛子材料相互作用时，事情变得有点复杂，而且这种相互作用的性质变得难以预测。

此外，分子通过几个Ångstrom(10-10m)小筛子的运动方向很难预测和可视化。更清楚地了解这种分子运动将使科学家能够设计出能够以比目前方法低得多的成本生产纯化学品的分子过滤器。

Haldar及其同事研究了一种称为金属有机框架(MOF)的特殊分子过滤器，其中筛子的尺寸可以在1-100Ångstrom(10-10m)范围内进行调整，因此可以将特定分子与根据其大小混合。他们合成了这种材料的薄膜(约300纳米厚)，因此它可以用作过滤器。众所周知，在过滤器上存在梯度的情况下，分子将从分子浓度较高的区域移动到分子浓度较低的区域。

这项TIFRH研究的实验观察表明，随着浓度梯度变小，分子会向有可用空间的方向移动，即使该方向与梯度正交。

该研究结果为设计具有如此小孔径的过滤器提供了新的基础，并为进一步探索其用于分离气体和离子开辟了途径。

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