Сотрудники Научно-технологического университета имени короля Абдаллы создали мембраны, размер пор которых можно настраивать с помощью облучения определенными длинами волн. Об этом исследователи рассказали на страницах журнала ACS Applied Nano Materials.

Металлорганические и цеолитные каркасы — это макромолекулярные структуры, которые в последнее время все больше привлекают ученых. Эти легкие кристаллические пористые наноматериалы созданы из органических молекулярных строительных блоков, которые удерживаются вместе сильными ковалентными связями.

Такие соединения стабильны в водных и органических растворителях, а также имеют четко определенную топологию и размер пор, что делает их привлекательными для применения во многих областях, включая адсорбцию и разделение газов, накопление и преобразование энергии, оптоэлектронику, химическое зондирование и доставку лекарств. Однако эти структурные особенности изменить нельзя, что ограничивает применимость мембран на их основе.

В новой работе химики представили мембрану, которая способна изменять свою структуру под действием излучения. Для этого авторы включили в органическую «сетку» азобензольные блоки, которые могут принимать две различные конфигурации в зависимости от длины волны облучения: атранслинеарную геометрию при воздействии ультрафиолетового света и ацисбентную геометрию при воздействии видимого излучения.

Этот метод ученые позаимствовали у клеточных мембран с чувствительными к стимулам каналами для саморегуляции проницаемости и селективности.

Исследователи использовали производные азобензола, имеющие по одной реакционной группе на каждом конце, в качестве линкеров для соединения больших гибких циклических молекул, называемых цикленами. Ученые растворяли производные азобензола в смеси дихлорметан-гексан.

Затем исследователи готовили раствор циклена и позволяли производным азобензола вступать в реакцию на границе раздела вода-органический растворитель. В результате образовывалась мембрана, которая по итогам испытаний показала уникальную оригамиподобную структуру, которую можно складывать и разворачивать с помощью ультрафиолетового и видимого света.

Контролируя конформацию азобензола с помощью света, ученые смогли удаленно манипулировать размером пор мембраны на молекулярном уровне и, следовательно, настраивать проницаемость и селективность мембраны по отношению к различным растворителям и красителям.

По словам исследователей, воздействие ультрафиолетового света переводит «ворота» в закрытое состояние и уменьшает размер пор, что может повысить селективность мембраны. И наоборот, изначальный размер пор, соответствующий «открытому» состоянию, можно получить с помощью воздействия видимого света.