나노기술 및 정책 정보

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로렌스 리버모어 국립 연구소(LLNL)와 시카고 일리노이 대학교(UIC)의 연구팀은 신장의 구조를 모방하여 인공 막에서 투과율과 선택성을 동시에 높일 수 있는 3 차원 나노미터(nm) 얇은 막을 만드는 데 성공함. 투과성이 높고 선택성이 높은 멤브레인은 투석, 정수 및 에너지 저장과 같은 광범위한 응용 분야에 유용함. 그러나 2 차원 구조를 기반으로 하는 기존의 합성막은 본질적으로 제한된 표면적과 길고 복잡한 기공 형상으로 인해 투과성과 선택성 사이의 절충 한계가 있어 왔음. 효율적인 3D 기능 구조를 사용하여 매우 선택적이고 빠른 막 횡단 질량 수송을 달성하는 생물학적 시스템에서 영감을 얻은 연구팀은 나노미터 두께의 티타늄 산화물(TiO2) 층의 기공들로 분리된 자립형 3D 막을 개발했음. 이 독특한 생체 모방 3D 아키텍처는 표면적을 극적으로 증가시켜 여과 면적을 6,000 배까지 늘리고 2-4nm 두께의 선택 레이어를 통해 매우 짧은 거리의 확산만 필요함. 이러한 기능은 빠른 질량 전달 특성과 함께 3D 멤브레인의 높은 분리 성능을 동시에 제공함. 따라서 이 결과는 3D 멤브레인 디자인이 기존 합성 멤브레인의 한계를 극복 할 수 있는 큰 잠재력을 가지고 있음을 시사하는 것임.

본 연구 성과는 ‘Materials Horizons’ ("A 3D nm-thin biomimetic membrane for ultimate molecular separation") 지에 게재됨