可调氧化石墨烯聚合物膜模拟生物膜

利用氧化石墨烯和聚合物异质结构制备了一种新型自组装膜，其对多种离子的渗透性随pH值的变化而变化。研究人员认为，从电池生产到放射性废物的清理，这种方法都很有用。

可调谐的选择性渗透膜在自然界中广泛用于化学信号传递和其他目的。“神经细胞使用离子泵和离子通道。克斯特亚诺沃肖洛夫在英国曼彻斯特大学。“细胞用它来选择特定的离子。“然而，合成的部分渗透膜的选择性要差得多，通常只是通过孔的大小或两侧溶液的相对浓度来控制流量。”

诺沃肖洛夫和同事们将一种悬浮的氧化石墨烯薄片混合到液体聚合物中聚乙烯亚胺．由于熵效应，薄片被聚合物覆盖。当溶剂蒸发时，石墨烯和聚合物层交替形成高度有序的自组装膜结构。当把膜放在浓糖溶液和纯水之间时，膜是相对不透水的。然而，当研究人员加入盐酸将pH值降低到2时，聚合物链发生质子化，渗透到糖溶液中的速度加快。诺沃肖洛夫解释说:“我们的内部结构就像一个酸性水库。”“水冲进来稀释酸液，我们把水从另一边吐出来。”

然后，研究人员观察了这种结构对离子的渗透性。在这里，结果更加复杂:当结构包含长聚乙烯亚胺链时，它对任何被研究的离子都是完全不渗透的。然而，含有相同聚合物短链的结构允许某些类型的离子通过。然而，这幅图令人费解，研究人员仍在努力全面解释它。例如，铯离子不能单独穿过膜，但当加入钾离子时，它们开始穿过膜。第一作者说:“这非常有趣，例如在药物输送中，作为离子晶体管的组件和在广泛的设备中。Daria Andreeva在新加坡大学。这项技术也有可能被开发成一种清洁的替代方法，可以用来提取锂离子电池中的锂，也可以用来从核电站废水中去除放射性铯(铀裂变的主要副产品)。

“我认为这是一篇非常有趣的论文，”他说弗拉基米尔•Tsukruk美国佐治亚理工学院的教授。“我本想说，这两种材料的性能已经被彻底探索过了，但它表明，通过巧妙地结合它们，你可以获得一些非凡的成就。”“他会对聚合物电荷对结构渗透性影响的更多研究感兴趣。”他说:“如果你可以使用电极并通过电子方式改变它，那对于外部控制渗透来说将是非常有趣的。”