0
1738
Газета Наука Печатная версия

27.10.2020 18:41:00

Утолить глобальную жажду помогут опреснители на основе нанотрубок

Обессоленный мир

Тэги: экология, вода, пресная вода, технологии, нанотехнологии, нанотрубки


экология, вода, пресная вода, технологии, нанотехнологии, нанотрубки Углеродная нанотрубка, по которой проходит вода. Красные шарики – кислород. Иллюстрация Physorg

Французский врач, биолог Аллен Бомбар, пересекший в 1952 году Атлантический океан в утлой лодочке, чтобы утолить жажду, был вынужден пить мышечный сок пойманных им рыб. В результате в Америку он прибыл с серьезным поражением почек. В чем-то его ситуация напоминает необходимость периодического диализа крови, в котором нуждаются люди с почечной недостаточностью. Любопытно, что у белой и красной рыбы, вынужденной во время нереста переходить из морей в пресные реки (реже наоборот), перестраивается работа аквапорин – встроенных в клеточные мембраны белков с центральной порой, через которую «курсируют» молекулы воды. Кстати, вода через них проходит со скоростью до миллиарда молекул в секунду.

И тем не менее без соли жить нельзя, с ней в организм поступают необходимые для работы клеток ионы металлов и хлора, без которого невозможен синтез соляной кислоты в желудке.

Уже издавна ученые знают о гипо- и гипертонических растворах: в первых количество ионов меньше, чем в клетках, а во вторых больше. Раствор, уравновешивающий концентрацию соли NaCl по обе стороны оболочки, называется физиологическим. Его поэтому безопасно переливают людям. В гипотоническом растворе вода устремляется в клетку, в результате та раздувается, как воздушный шарик. В гипертоническом растворе вода из клетки уходит. При этом создается впечатление «растворения», или лизиса, клеточной плазмы (плазмолиз).

В связи со всем этим легенда объясняет, почему Дмитрию Менделееву не дали Нобелевскую премию за его периодический закон, значение которого никто не отрицал. Наш ученый был не совсем согласен с гипотезой диссоциации молекул с образованием ионов, считая, что молекулы той же соли «облекаются» сольватной оболочкой молекул воды (от solvat – растворенный в воде). Много позже, с повышением разрешающей способности научных приборов, выяснилось, что правы и те и другие.

Одним из достижений нанотехнологии стало получение углеродных нанотрубок (CNT – Carbon NanoTubes). Особый интерес, конечно же, вызывают однослойные (Single-Walled) нанотрубки. Сечение нанотрубки составляет восемь ангстрем (0,8 нанометра, нм). Для сравнения: толщина волоса в среднем – 60 тыс. нм!

Другой пример успехов нанотехнологий связан с получением двумерных пленочных 2D-нитридов таких элементов, как бор и углерод (BN и CN). Благодаря нитридам были получены тонкопленочные композитные материалы, которые легко сворачиваются в нанотрубки с получением CNT. Через трубки большего диаметра молекулы воды, подобно ионным каналам клеток, проводят ионы в окружении молекул воды (прав был все-таки Менделеев!). Оставалось только интегрировать подобные CNT-порины в мембраны липосом из жировых молекул.

Все эти сложные манипуляции провели сотрудники лаборатории в калифорнийском г. Ливермор в сотрудничестве с коллегами из Юго-Западного университета в Нанкине (КНР). Исследователи получили эффективные десалинаторы – молекулярную систему опреснения воды, от недостатка которой страдают и Калифорния, и Китай.

Авторы статьи в приложении к журналу Science пишут, что «моделирование на уровне атомов позволило построить детальную картину прохождения воды по CNT-поринам». Возможно, в скором будущем нанотрубочные опреснители придут на смену опреснителям, работающим от энергии от АЭС. 


Оставлять комментарии могут только авторизованные пользователи.

Вам необходимо Войти или Зарегистрироваться

комментарии(0)


Вы можете оставить комментарии.


Комментарии отключены - материал старше 3 дней

Читайте также


От покупателей потребуют предоплату за мусор

От покупателей потребуют предоплату за мусор

Ольга Соловьева

В цену электротоваров могут включить 100-процентный сбор за утилизацию

0
822
Цифровая платформа Центризбиркома превращает выборы в сервис

Цифровая платформа Центризбиркома превращает выборы в сервис

Дарья Гармоненко

Иван Родин

Власть делает упор на удобстве формальных процедур, уходя от смысла политического процесса

0
686
Генсек ООН провозгласил курс на зеленую экономику

Генсек ООН провозгласил курс на зеленую экономику

Данила Моисеев

Антониу Гутерриш назвал приоритетом борьбу с безответственным отношением человека к природе

0
444
Есть ли жизнь в РАН

Есть ли жизнь в РАН

Денис Писарев

Академик Сергеев и стагнация отечественной Академии наук

2
3523

Другие новости

Загрузка...