团队在亚埃精度的分离科学上取得突破

包括范德比尔特工程师在内的国际研究团队率先成功分离出两种尺寸差异非常非常小的离子，这是分离科学的重大进步，具有广泛的潜在应用。

该工艺首先实现了亚埃精度的溶质-溶质分离。一埃是一亿分之一厘米，或十分之一纳米。从尺度上来说，一埃和一米之差，大致相当于一张信用卡的宽度与地球半径之差。

这项工作是范德比尔特大学、科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所、耶鲁大学和其他几家机构之间广泛国际合作的结果。今天，《自然通讯》在线报道了这一进展。

该论文的第一作者梁远哲是博士。工程学院跨学科材料科学项目的学生。土木与环境工程系助理教授林世红是梁的顾问，也是该项目的三位通讯作者之一。

这项工作的重要意义还在于它使用纳米制造进行溶质-溶质分离。纳滤效率很高，比较成熟，在实践中得到了广泛的应用。但在大多数情况下，它用于从溶剂中分离离子和小分子，而不是相互分离。

作者发现，实现溶质-溶质分离的关键是使用孔径高度均匀的膜，这样它们就可以排斥比孔径大而不仅仅是略小的溶质。但到达那里并非易事。

目前最先进的商用纳滤膜是使用界面聚合制造的，其中两种化学前体，一种在水相中，另一种在油相中，发生反应。该反应在水/油界面产生一层聚合物薄膜，作为活性分离层。该层具有埃级孔隙，但复杂的过程在几秒钟内发生，使得获得更小、均匀的孔隙非常具有挑战性。

该团队的新方法使用动态的、自组装的表面活性剂网络，当单体相互结合形成聚合物时，促进特定分子或单体在水/油界面上更快、更均匀地扩散。“表面活性剂组装调控的界面聚合”(SARIP)的关键在于添加正确种类的表面活性剂，以促进在水/油界面形成高度有组织的网络，该网络的孔径非常窄且高度均匀.

该团队评估了哪种类型的表面活性剂效果最好，并证明该方法也适用于其他表面活性剂对或前体。

与电化学和热分离等其他技术相比，纳米过滤效率更高，能耗更低，已经得到广泛使用，为该团队的发现创造了跨越许多领域的巨大机会。

“使用膜精确分离离子和小分子将对能源、水、化学和制药行业产生变革性影响，”作者说。

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