fr.wedoany.com Rapport : L'équipe de Wang Jianjun et Xue Han de l'Institut de physique et de chimie techniques de l'Académie des sciences de Chine, en collaboration avec l'équipe du professeur Zeng Xiaocheng de l'Université de la ville de Hong Kong, l'équipe de l'académicien Fang Weihai et du professeur Zhu Chongqin de l'Université normale de Pékin, ainsi que plusieurs autres institutions, a récemment proposé une nouvelle méthode de « séparation des échelles de temps » en exploitant le phénomène de diminution significative du point de congélation de l'eau dans les espaces confinés à l'échelle nanométrique. Ils ont ainsi réussi à construire une membrane composite oxyde de graphène-polymère, permettant un contrôle précis de l'espacement des canaux et une stabilité à long terme de la structure de la membrane. Cette méthode sépare les étapes d'« assemblage pour le contrôle de la distance » et de « fixation pour la détermination de la distance » des molécules monomères, en utilisant la différence de point de congélation entre l'eau intercouche et l'eau en phase volumique : l'assemblage ordonné est d'abord réalisé à basse température, puis la structure des canaux est fixée par polymérisation.

Dans les méthodes traditionnelles, l'assemblage des molécules monomères et le processus de polymérisation et de durcissement sont entremêlés, ce qui rend difficile le contrôle précis de la structure interne. L'équipe de recherche indique que cette stratégie permet de réaliser simultanément un contrôle précis des canaux de la membrane et une stabilité structurelle, résolvant ainsi les problèmes traditionnels de compromis entre flux et sélectivité, ainsi que la tendance des matériaux membranaires à gonfler et à se déformer. « En général, pour obtenir un flux élevé, les canaux de la membrane doivent être larges ; mais une fois les canaux élargis, la sélectivité diminue, et la membrane a également tendance à gonfler et à se déformer dans l'eau », explique Wang Jianjun, chercheur à l'Institut de physique et de chimie techniques de l'Académie des sciences de Chine et auteur correspondant de l'article.

Cette méthode présente une bonne universalité et est applicable à divers systèmes moléculaires. En s'appuyant sur un grand nombre d'expériences et de calculs théoriques multi-échelles, l'équipe de recherche a révélé le mécanisme microscopique de l'assemblage moléculaire et du durcissement par polymérisation dans un espace confiné à l'échelle nanométrique. La membrane composite préparée selon cette stratégie présente non seulement une excellente stabilité, mais permet également une séparation efficace des ions rubidium et potassium, dont la différence de diamètre hydraté est inférieure à 0,1 angström, surmontant ainsi la limitation antérieure qui empêchait de concilier simultanément « flux, sélectivité et stabilité ».