Uma película transparente ganhou a capacidade de escolher melhor quais íons atravessam seus canais quando luz e eletricidade são aplicadas ao mesmo tempo
A seletividade por lítio sobre magnésio chegou a 228 vezes quando luz e tensão elétrica atuaram juntas
O que você vai ver
- Como é construída essa membrana capaz de filtrar íons de forma seletiva.
- O que acontece quando luz e eletricidade são aplicadas juntas sobre o material.
- De quanto foi o salto de seletividade entre íons de lítio e magnésio.
- Por que íons diferentes atravessam a membrana em velocidades diferentes.
- Para que aplicação prática essa membrana pode servir no futuro.
Pesquisadores alemães e canadenses criaram uma membrana transparente capaz de escolher com muito mais precisão quais íons conseguem atravessá-la, bastando combinar luz e uma tensão elétrica aplicadas ao mesmo tempo sobre o material.
Como é construída essa membrana?
Equipes do Max Planck Institute of Colloids and Interfaces, na Alemanha, e da University of Alberta, no Canadá, montaram a estrutura em três camadas: um substrato de óxido de alumínio com nanocanais alinhados, uma fina camada fotoativa de nitreto de carbono que responde à luz e, por fim, uma superfície de polímero iônico carregada positivamente.
O que acontece quando luz e eletricidade atuam juntas?
Segundo os pesquisadores Enis Oğuzhan Eren e Paolo Giusto, iluminar a membrana enquanto uma tensão elétrica é aplicada altera as condições elétricas dentro dos nanocanais carregados, funcionando como um filtro controlável: mesmo sem nenhum estímulo externo, a membrana já prefere íons monovalentes, como lítio e potássio, a íons divalentes, como o magnésio, mas essa preferência se intensifica bastante sob luz e tensão combinadas.
De quanto foi o salto de seletividade entre lítio e magnésio?
Em soluções com vários íons misturados, a combinação de luz e tensão elétrica elevou a seletividade da membrana a cerca de 228 vezes mais lítio do que magnésio, e a cerca de 560 vezes mais potássio do que magnésio, salto expressivo em relação ao comportamento já naturalmente seletivo que o material apresenta sem nenhum estímulo externo aplicado.
Por que íons diferentes atravessam em velocidades diferentes?
A diferença de velocidade entre os íons se deve à camada de hidratação que envolve cada um deles, cujo tamanho e força variam de íon para íon, além das interações específicas de cada um com os nanocanais carregados da membrana, combinação que explica por que o magnésio tem muito mais dificuldade de atravessar o material do que o lítio ou o potássio.
Para que essa membrana pode servir no futuro?
Os próprios autores apontam o tratamento e a recuperação de matérias-primas como aplicação de longo prazo mais promissora, especialmente a extração de lítio, processo industrial em que a presença de magnésio na solução costuma dificultar bastante a separação do metal de interesse, tornando uma membrana capaz de discriminar os dois íons uma ferramenta potencialmente valiosa para essa indústria.
Materiais que ganham novas propriedades quando combinados a estímulos externos também aparecem no relato sobre a câmera de iPhone que ajudou a flagrar o nascimento de nanopartículas dentro de um frasco.
Mais detalhes sobre o estudo estão disponíveis na reportagem original do Phys.org.
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