محصول یک استارت‌آپ: عملکرد چندگانه غشاء حاوی نانولوله‌های کربنی

شرکت نوپای مترشیف (Mattershift) موفق به طراحی و ساخت غشائی از جنس نانولوله کربنی شده است که از آن می‌توان در بخش سلامت، انرژی و آب استفاده کرد. این شرکت نوپا در سال ۲۰۱۳ با هدف توسعه کارخانه‌های مولکولی آغاز به کار کرد.

این شرکت اولین نمونه اولیه غشاء نانولوله‌کربنی خود را مشخصه‌یابی کرده و نتایج آن را منتشر کرده است. این غشاء از جنس فیلم پلیمر پلی‌سولفون بوده که نانولوله‌های کربنی در آن قرار داده شده است. نتایج نشان می‌دهد که میزان جداسازی نمک طعام و سولفات منیزیم توسط این غشاء بیش از غشاء‌های رایج است. این غشاء قادر است ذرات با ابعاد کوچکتر از ۱٫۲۴ نانومتررا فیلتر کند. نانولوله‌های مورد استفاده در این غشاء بین ۰٫۶۷ تا ۱٫۲۷ نانومتر قطر دارند. مولکول‌های آب با سرعت ۱۰۰۰ برابر بیشتر از آنچه توسط Hagen-Poiseuille پیش‌بینی می‌شود، از میان این غشاء عبور کنند. این شرکت برای تولید این غشاء نانولوله‌های کربنی را به گونه‌ای درون غشاء قرار داده است که دوسوی آن باز باشد. به این سرهای باز می‌توان دروازه‌هایی اضافه کرد تا به‌صورت برنامه‌ریزی شده عبور مواد را مدیریت کند.

برای مثال می‌توان از سامانه‌های نانوالکترومکانیکی به‌عنوان دروازه استفاده کرد، این سامانه‌ها شبیه به سیستم‌های میکروالکترومکانیکی هستند با این تفاوت که ابعاد کوچکتری دارند.

نمونه دیگر دروازه‌ها، کاتالیست‌ها هستند که به سر باز نانولوله متصل می‌شوند. همه مولکول‌هایی که قصد عبور از نانولوله‌ها را دارند با کاتالیست برهمکنش می‌دهند که این برهمکنش می‌تواند فعال یا غیرفعال باشد. نتیجه چنین برهمکنشی که با دادن الکترون یا گرفتن الکترون همراه است، ترکیب یا جداشدن بخش‌های مولکولی است.

از پروتئین نیز می‌توان به عنوان دروازه استفاده نمود که نقش انتخاب‌گر را در عبور مواد از میان نانولوله‌ها به عهده دارد. از آنجایی که دروازه‌های مورد استفاده در این فرآیند متنوع هستند، دامنه کاربرد آنها نیز تنوع دارد. البته این امکان نیز وجود دارد که چند نوع دروازه با کارایی‌های مختلف (خالص‌سازی، کاتالیست، جداسازی و غلیظ‌سازی) در این غشاء به کار برد.