محققان غشائی با حفره‌های نانومقیاس ساختند که با استفاده از آن می‌توان مولکول‌های مورد نظر را از هم جدا کرد. این غشای پلیمری تقویت شده با چارچوب‌های آلی فلزی (MOF) موجب استحکام بیشتر ساختار و بروز رفتار انتخابی در فرآیند جداسازی می‌شود.
غشای پلیمری حاوی MOF برای جداسازی انتخابی گازها
یکی از روش‌های جداسازی در صنعت، استفاده از غشاء است. در واقع غشاءهایی که دارای حفره‌هایی با ابعاد مناسب باشند، می‌توانند همانند الک ذرات را جداسازی کنند. برای جداسازی برخی مولکول‌ها نیاز به غشائی با حفره‌هایی با ابعاد انگسترومی است که به‌صورت کنترل شده این حفره‌ها ایجاد شده باشد.
آزمایشگاه اسمیت راهکاری برای تولید کنترل شده این حفره‌ها ارائه کردند، به طوری که می‌توان ذرات بسیار ریز را با استفاده از این غشاء پلیمری از هم جدا کرد.
این گروه تحقیقاتی برای ساخت چنین غشائی از پلیمر جدیدی که توسط محققان مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) تولید شده استفاده کردند. این پلیمر با الگوی مورد نظر محققان برهم‌کنش می‌دهد.
اسمیت می‌گوید: «فناوری غشائی که ما ارائه کردیم، دارای مزایای زیادی است. شما می‌توانید از این فناوری در پلتفورم‌های نفت یا نواحی دور دست استفاده کنید.»
از آنجایی که ابعاد و وزن این غشاء بسیار کم است، می‌توان از آن در هواپیما برای جدا کردن نیتروژن از هوا استفاده کرد. این نیتروژن برای پوشش‌دهی مخزن سوخت استفاده می‌شود تا مانع از بروز انفجار در آن شود؛ مشابه اتفاقی که در سال ۱۹۹۶ در پرواز TWA 800 رخ داد.
اسمیت قصد دارد از این فناوری در برج‌های تقطیر با برودت بالا استفاده کند؛ جایی که انرژی زیادی برای سرمایش مورد نیاز است. یکی از کاربردهای این پلیمر حاوی غشاء نانومقیاس، زدایش دی‌اکسیدکربن از نیتروژن یا متان است.
یکی از چالش‌های استفاده از این پلیمر در زدایش گازها این است که جنس این غشاء از ترکیبات هیدروکربنی است. چنین پلیمری ممکن است عملکرد خود را در حین زدایش گازها از هم، از دست دهد. بنابراین، این گروه تحقیقاتی به دنبال ساخت غشائی هستند که فاقد ترکیبات هیدروکربنی باشد.
برای حل این مشکل محققان از چارچوب‌های آلی فلزی (MOF) استفاده کردند. این چارچوب‌ها نوعی اتصال دهنده هستند که موجب رفع مشکل هیدروکربنی غشاء می‌شوند. با وجود ساختار MOF، محصول نهایی متخلخل شده و دارای ساختاری حفره‌دار سه بعدی می‌شود. MOF می‌تواند به‌صورت انتخابی اجازه‌ی عبور مولکول‌های مورد نظر را می‌دهند.
