מחקר בננו-חומרים, שנערך באוניברסיטת בופאלו, יוכל להוביל לפיתוח פתרונות חדשים עבור בעיית בריאות הציבור עתיקת יומין: כיצד להרחיק חיידקים ממי-שתייה.
לעין הבלתי מזוינת, הן מולקולות המים והן החיידקים הינם בלתי נראים – עצמים כה זערוריים עד כי הם נמדדים בקנה-מידה של ננומטרים. אולם, ברמה המיקרוסקופית השניים שונים מאוד בכל הקשור לגודלם. רוחבה של מולקולת מים יחידה קטן מננומטר אחד, בעוד שרוחבם של חלק מהחיידקים הקטנים ביותר מגיע למספר מאות ננומטרים.
צוות מחקר מאוניברסיטת בופאלו הצליח לסנתז סוג חדש של ננו-קרומית המורכבת מנקבוביות בעלות רוחב של כחמישים וחמישה ננומטרים – מידה מספיק גדולה כך שמולקולות המים תעבורנה דרכה בקלות, וקטנה מדי מכדי שהחיידקים יצליחו בכך.
גודל הנקבובית הינו הנרחב ביותר אי-פעם שהושג בהיסטוריה המדעית תוך שימוש בבלוק קופולימרים, בהם טמונים מאפיינים מיוחדים המבטיחים שהנקבוביות תהיינה מרוחקות זו מזו במידה שווה, אמר החוקר Javid Rzayev, הכימאי שהוביל את המחקר. ממצאי המחקר פורסמו בכתב-העת המדעי Nano Letters.
"חומרים אלו מציעים הזדמנויות חדשות עבור השימוש בהם בקרומיות סינון," ציין החוקר. "לקרומיות מסחריות יש חסרונות מבחינת צפיפות ואחידות גודלן של הנקבוביות. בקרומיות המורכבות מבלוק קו-פולימרים פיזור הנקבוביות הינו צפוף מאוד וכן, הנקבוביות אחידות בגודלן."
"אומנם קיים מחקר נרחב בתחום זה, אולם מה שהצליח צוות המחקר שלנו להשיג היה להרחיב את תחום הנקבוביות הזמינות לכאלו שהינן בעלות קוטר של חמישים ננומטרים, ואשר לא ניתן היה לקבלן בעבר באמצעות שיטות מבוססות בלוק קו-פולימרים," מציין החוקר. "הגדלת קוטרן של הנקבוביות יאפשר למים לזרום מהר יותר, מאפיין שממנו ייגזרו חיסכון בעלויות ובזמן. בו בזמן, נקבוביות בעלות קוטר של 100-50 ננומטרים עדיין קטנים מספיק על-מנת למנוע את המעבר של החיידקים דרכן."
האיכות המיוחדת של ננו-הקרומית החדשנית מקורה בסוג הפולימרים בהם משתמשים המדענים. בלוק קו-פולימרים מורכבים משני סוגי פולימרים הדוחים אחד את השני, ויחד עם זאת קשורים יחדיו לקו-פולימר אחד.
כאשר מערבבים בלוק קו-פולימרים רבים, הדחייה ההדדית שלהם מובילה אותם להתארגן באופן סדור ומתחלף. תוצאת תהליך זה, המכונה ארגון עצמי, הינה ננו-קרומית מוצקה המורכבת משני סוגים של פולימרים. על-מנת להוליד נקבוביות בעלות מרווחים שווים, החוקרים פשוט הרחיקו את אחד מסוגי הפולימרים. גודלן הדי נרחב של הנקבוביות הינו כתוצאה מהמבנה הייחודי של בלוק הקו-פולימר המקורי, שהוכן ממולקולות דמויות מברשת בקבוקים.