Известно, что механизм передачи нервных импульсов у животных и сокращение или расслабление мышц включают перенос ионов натрия и калия через мембраны. Если бы изготовленные мембраны смогли достичь подобной ионной селективности, стало бы возможно преобразовать многие технологии, например, очистки воды и добычи полезных ископаемых.
Ионы образуются, когда атомы или молекулы теряют или приобретают электроны, тем самым приобретая положительный или отрицательный электрический заряд. Ионы натрия, лития или хлора имеют диаметр менее 1 нанометра (10–9 метров).
Исследователи использовали известные размеры ионов, чтобы определить мономеры, из которых можно конструировать мембрану. Мономер — это молекула, образующая соединения с другими частицами и входящая в состав полимера как его структурная единица. Например, этилен, как и другие молекулы углеводородов, является мономером. Сами же мембраны изготовили методом электрополимеризации — осаждения пленок из растворов мономеров на поверхности электропроводящих материалов.
Прежде чем удалось получить удачный результат, учёные перебрали больше сотни образцов. Однако полученные мембраны превзошли все ранее изготовленные в испытаниях с использованием растворов, содержащих ионы.
Самое очевидное применение — удаление ионов солей из морской воды для производства питьевой. Мембраны, которые избирательно пропускают интересующие нас ионы, могут быть использованы как в новом поколении более точных и гибких сенсорных технологий, так и в батареях, также работающих за счёт переноса ионов.
