纳米多孔膜 是过滤水中杂质和许多其他应用的宝贵工具。然而，要完善他们的设计还有很多工作要做。
最近，Amir Haji-Akbari 教授的实验室证明，纳米孔在膜上的准确位置可以产生很大的差异。结果发表于 ACS纳米.
纳米多孔膜。图片来源：耶鲁大学
近年来，由石墨烯、聚合物、硅等材料制成的纳米多孔膜已成功应用于气体分离、海水淡化、病毒过滤、发电、气体储存和药物输送等领域。然而，事实证明，创造一种膜，让所有正确的分子通过，同时将不需要的分子拒之门外，这已被证明是很棘手的。
例如，对于海水淡化，膜必须具有高水渗透性，同时充分阻挡小离子和分子溶质以及其他杂质。但研究人员发现，增强膜的渗透性往往会损害其选择性，反之亦然。
一种有前途的方法是优化孤立纳米孔的化学和几何形状，以实现所需的渗透性和选择性，并将尽可能多的这些孔放置在纳米多孔膜内。然而，相邻毛孔究竟如何相互影响尚不清楚。
在纳米尺度上，与孔壁相互作用的分子可以表现出违背传统理论的行为。 Haji-Akbari 实验室探索是否可以通过微调纳米孔来设计具有更高精度和效率的创新膜系统。
Haji-Akbari 的研究小组通过计算机模拟发现，孔隙之间的纳米级接近会对透水性和脱盐率产生不利影响。具体来说，他们创建了具有不同孔布局模式的膜模拟，包括六角形晶格（上图）和蜂窝格子（右）。他们发现，六边形图案允许孔之间有更大的距离，比具有蜂窝图案的膜具有更大的渗透性/选择性性能。
哈吉-阿克巴里说，这些影响偏离了既定理论。
纳米孔过滤器——艺术印象。由 Alius Noreika 使用 Copilot Designer 创建的图像
“孔隙阻力与孔隙距离无关的假设是不正确的，”化学与环境工程助理教授 Haji-Akbari 说。 “显然，这取决于距离。”
他们的发现揭示了这些效应如何加速某些离子穿过膜的运动，同时导致其他离子减速。此外，它还可以为纳米多孔膜的更好设计提供信息，以增强分离过程，例如海水淡化和其他应用。
Sumber: 耶鲁大学
