Syl Kacapyr, Cornell Universiteti

Stefani Baum tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriMəsaməli filmlərin əldə edildiyi miselyar blok kopolimeri (BCP) tikinti blokları və əlaqəli BCP misel ərintiləri (BMA), eləcə də strukturun müəyyən edilməsi üçün səth məsaməliliyinin təsviri. Kredit: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-65278-x

Əczaçılıq istehsalında və digər sənaye proseslərində istifadə olunan ultrafiltrasiya membranları uzun müddət molekulları ölçülərinə görə ayırmağa əsaslanmışdır. İndi Cornell tədqiqatçıları molekulları kimyəvi tərkibinə görə süzən məsaməli materiallar yaratdılar.

Eyni ölçüdə və çəkidə, lakin fərqli kimyəvi quruluşa malik iki molekulu, məsələn, fərqli molekulyar quruluşa malik antikorları cari ultrafiltrasiya (UF) membran texnologiyasından istifadə etməklə ayırmaq çətindir . Lakin Nature Communications -da nəşr olunan bir araşdırmada tədqiqatçılar müəyyən edirlər ki, kimyəvi cəhətdən fərqli blok-kopolimer miselləri – kiçik öz-özünə yığılan polimer kürələri qarışdıraraq, molekulları kimyəvi yaxınlığa görə süzməyə qadir olan membranlar yaratmaq üçün tətbiq oluna bilər.

Spenser T. Olin Material Elmləri və Mühəndisliyi professoru və tədqiqatın baş müəllifi Ulrich Wiesner, “Bu, kimyəvi cəhətdən müxtəlif məsamə səthləri olan UF membranlarının yaradılması üçün ilk real yoldur” dedi. “Prinsipcə, post-fabrikasiya prosesləri buna nail ola bilər, lakin sənayenin onu qəbul etməsi xərcləri qadağan edəcək. Bu yeni yanaşma ultrafiltrasiyada həqiqətən inqilab yarada bilər.”

Misellər kimyəvi seçiciliyi necə təmin edir

Təbiətdən – məsamə divarı kimyasından istifadə edərək oxşar ölçülü metal ionlarını ayırd edə bilən hüceyrələrdəki zülal kanallarından ilham alaraq – Wiesner qrupundan aparıcı müəllif Lilly Tsaur, Ph.D., misellər arasında neytral və iyrənc qarşılıqlı təsirlərin onların üst ayırma qatında öz-özünə yığılmasına necə təsir etdiyini araşdırdı. Üç fərqli blok-kopolimeri birləşdirərək, komanda bu rəqabətli qarşılıqlı təsirlərin filmin səthinin məsamələrində müxtəlif kimyəvi maddələrin göründüyü yerlərə necə nəzarət etdiyini nümayiş etdirdi.

“Prinsipcə bu, həqiqətən sadə bir fikir olsa da, praktikada bunu eksperimental olaraq inkişaf etdirmək həqiqətən çətindir” dedi, eyni zamanda Dizayn Texnologiyaları Departamentinin professoru Wiesner. “Xüsusilə, fərqli misel kimyalarının üst ayırma qatında harada yerləşdiyini müəyyən etmək qeyri-trivialdır.”Taranan elektron mikroskop şəkli (solda) kimyəvi cəhətdən fərqli blok kopolimer misellərini qarışdırmaqla Korneldə yaradılmış məsaməli asimmetrik UF membranının səthini göstərir. Maşın öyrənmə seqmentasiyası (sağda) müxtəlif misel növləri və kimyaları tərəfindən formalaşan nümunələri müəyyən edərək, yanaşmanın kimyəvi yaxınlığa görə sıralanan UF membranlarına necə gətirib çıxara biləcəyini göstərir. Kredit: Wiesner Group

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1751428779&adf=2612643799&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1763107434&rafmt=1&armr=3&format=540×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-11-machine-membranes-chemical-affinity.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&aieuf=1&aicrs=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTQxLjAuNzM5MC4xMjMiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjE0MS4wLjczOTAuMTIzIl0sWyJOb3Q_QV9CcmFuZCIsIjguMC4wLjAiXSxbIkNocm9taXVtIiwiMTQxLjAuNzM5MC4xMjMiXV0sMF0.&abgtt=6&dt=1763107434444&bpp=1&bdt=99&idt=96&shv=r20251112&mjsv=m202511100101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Ddf7cd172204548c6%3AT%3D1762505590%3ART%3D1763107215%3AS%3DALNI_MbbCrA9mWdAspge7_TBSWcDClKsmg&gpic=UID%3D000012c61c8fd9c4%3AT%3D1762505590%3ART%3D1763107215%3AS%3DALNI_MbAvw1PPtwU8qR6qjQj4s7LoONh5g&eo_id_str=ID%3D7764ea472bbbaffd%3AT%3D1762505590%3ART%3D1763107215%3AS%3DAA-AfjblULkDqN3UWaHws9HLuWqD&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=7007745921182&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=2225&biw=1521&bih=730&scr_x=0&scr_y=0&eid=31095753%2C95376901%2C95377330%2C95377335%2C95377245%2C95373848%2C95376118&oid=2&pvsid=3368192667282801&tmod=172648515&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C730&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=195

Yeni membranların təsviri və modelləşdirilməsi

Skan edən elektron mikroskopiyadan istifadə edərək , Tsaur müxtəlif misellərin necə qurulduğunu öyrənmək üçün yüzlərlə nümunənin görüntüsünü çəkdi. Görüntüləmə kimyaları asanlıqla müəyyən edə bilmədiyi üçün o, hər bir misel növünün harada göründüyünü müəyyən etmək üçün məsamə nümunələrindəki incə fərqləri aşkar etmək üçün maşın öyrənməsindən istifadə etdi.

Həmmüəllif Fernando A. Escobedo, Samuel W. və M. Diane Bodman, Kimya və Biomolekulyar Mühəndislik (Cornell Engineering) professoru, misellərin öz-özünə təşkilini tənzimləyən qaydaları aşkar etməyə kömək etmək üçün molekulyar simulyasiyalar apardılar.

Luis Nieves-Rosado ilə tədqiqat aparan Escobedo, “Bu, eksperimental prosesdə iştirak edən vaxt və uzunluq şkalalarını tutmaq üçün yüksək qaba dənəli modellərin və çoxsaylı kalibrləmələrin istifadəsini tələb etdi” dedi.

Potensial təsir və gələcək tətbiqlər

Tədqiqat Wiesner qrupunun blok-kopolimerlərin öz-özünə yığılması sahəsindəki əvvəlki nailiyyətlərinə əsaslanır ki, bu da Ph.D. Rachel Dorinin rəhbərlik etdiyi Terapore Technologies adlı startap şirkətinin yaradılmasına gətirib çıxarıb. Yeni tədqiqat şirkətlərin məsamə səthi kimyasının proqramlaşdırılması əsasında yaxınlıq ayırmaları həyata keçirə bilən membranlar istehsal etmək üçün eyni istehsal prosesindən istifadə etmələrinə yol açır .

“Şirkətlər sadəcə olaraq membranlara kimyəvi cəhətdən müxtəlif məsamə səthləri vermək üçün onilliklər ərzində istifadə etdikləri eyni prosesə daxil olan resepti, “sehrli tozu” dəyişdirmək istəyirlər” dedi Wiesner. “Bizim metodumuz UF əsaslı əməliyyatlarda paradiqma dəyişikliyinə səbəb olmaq və UF membranlarından necə istifadə etmək üçün tamamilə yeni bir yol açmaq potensialına malikdir .”

Tədqiqat filtrasiyadan əlavə, ətraf mühitə cavab verən ağıllı örtüklər və xüsusi molekulları aşkar edən biosensorlar kimi tətbiqlər üçün yeni xüsusiyyətlərə malik yeni materiallara gətirib çıxara bilər. Wiesner’in qrupu kimyəvi nümunələrin səthin altında necə uzandığını görmək üçün bu materialların üst ayırma təbəqəsini daha dərindən araşdırmaq üçün işi davam etdirir və üsullar inkişaf etdirir.

Daha çox məlumat: Lieihn Tsaur et al, Kimyəvi cəhətdən fərqli blok kopolimer misellərindən film səthi birləşmələri, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-65278-x

Jurnal məlumatı: Nature Communications 

Cornell Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir