膜分离已经成为人类生存的关键，没有比水净化更好的例子了。随着缺水越来越普遍，社区开始缺乏廉价的水。人类需要通过脱盐膜将海水与咸淡水分离，这已成为人类生存的关键。没有比净水更好的例子了。随着缺水越来越普遍，社区开始缺乏廉价的水，他们需要用海水淡化水和咸淡水来补充供水。
劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的研究人员创造了碳纳米管(CNT)孔，可以有效地从水中去除盐分，因此它们可以与商业脱盐膜相媲美。这些孔的直径只有0.8纳米(nm)。相比之下，人类的头发跨度为60，000纳米。这项研究发表在《科学进展》年9月18日的杂志封面上。
反渗透(RO)是去除水中盐分的主要技术。它使用TFC膜从盐水进料流中分离水和离子。但是，仍然存在一些基本的性能问题。例如，TFC膜受限于渗透性和选择性之间的权衡，并且它通常不足以排斥一些离子和痕量微污染物，这需要额外的净化步骤，从而增加了能量和成本。
水通道蛋白，也称为水通道蛋白，提供了结构的蓝图，以改善其性能。它们具有非常窄的内部孔隙，可以将水压缩到单个孔隙结构中，从而实现极高的透水性。每秒通过每个小孔的传输率超过10亿个水分子。
LLNL化学家、论文主要合著者亚历克斯诺伊(Alex Noy)表示，“碳纳米管代表了人工水道中一些最有前途的支架结构，因为它们在光滑的内表面上几乎没有水摩擦，可以模仿生物水道。”报告。
该团队开发了CNT porin (CNTP)，这是一小段CNT，可以自行插入仿生膜中，形成一个模拟水通道蛋白通道功能和通道内单列水排列的人工水通道。然后，研究人员使用基于荧光的分析方法测量了直径为0.8纳米的CNTP中水和氯离子的传输。计算机模拟和使用脂膜中的CNT孔的实验证明了通过碳纳米管内部通道的增强流动和强离子排斥的机制。
LLNL材料科学家和主要合著者Tuan Anh Pham说：“这一过程使我们能够确定窄CNT孔中水盐渗透选择性的准确值。”原子模拟提供了进入CNTP通道的水的详细分子尺度视图，并支持活化能值。"
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