Courtesy of InterestingEngineering

Membran Pintar yang Meniru Cara Sel Mengontrol Aliran Ion

Mengembangkan membran sintetis yang dapat mengontrol aliran ion secara dinamis dan selektif dengan meniru mekanisme selektivitas ion pada sel hidup, membuka kemungkinan aplikasi dalam penyaringan air, pemulihan mineral, dan teknologi fluidik.

22 Jul 2025, 06.41 WIB

79 dibaca

Ikhtisar 15 Detik

Penelitian ini menunjukkan bagaimana aliran ion dapat dikontrol dengan menyesuaikan kombinasi ion yang ada.
Sistem membran pintar ini dapat beradaptasi dengan kontaminasi air secara real-time.
Penemuan ini memiliki potensi untuk aplikasi di berbagai bidang, termasuk teknologi elektronik dan pengolahan air.

Chicago, Amerika Serikat - Para ilmuwan dari Universitas Chicago dan Northwestern berhasil menciptakan sistem penyaring yang meniru cara sel hidup mengatur aliran ion melalui saluran mikroskopis di membran. Sistem ini bisa menyesuaikan aliran ion tertentu dengan sangat presisi, yang sangat bermanfaat untuk penyaringan air dan teknologi masa depan.

Mereka menemukan bahwa menambahkan sedikit ion logam seperti timbal ke dalam larutan dapat menggandakan aliran ion kalium dalam saluran sangat kecil. Ion timbal ini mengubah lingkungan listrik di dinding saluran sehingga ion kalium bisa berikatan dengan ion klorida membentuk molekul netral dan melewati saluran lebih mudah.

Menariknya, efek ini dapat dibalik dengan menambahkan ion logam lain seperti kobalt atau barium, yang bersaing dengan timbal dalam mengikat dinding saluran dan mengurangi pembentukan pasangan kalium-klorida. Dengan cara ini, aliran ion bisa diperkuat atau dihambat dengan mudah hanya dengan mengubah jenis ion dalam larutan.

Tim peneliti juga menggunakan simulasi komputer khusus untuk memodelkan bagaimana ion-ion ini berinteraksi di tingkat atom. Hasil simulasi sesuai dengan eksperimen, memperkuat pemahaman tentang mekanisme di balik kontrol aliran ion ini.

Temuan ini membuka peluang baru untuk menciptakan membran yang bisa menyesuaikan penyaringan secara real-time, misalnya menghilangkan racun dalam air, mengambil mineral berharga seperti lithium dari air laut, dan mengembangkan teknologi komputasi berbasis ion di masa depan.

Referensi:
[1] https://interestingengineering.com/innovation/smart-membrane-ion-transport-breakthrough

Analisis Kami

"Penemuan ini sangat menjanjikan karena membawa pendekatan berbasis biomimetik ke teknologi penyaringan, yang selama ini mengalami keterbatasan dalam selektivitas dan responsivitas. Dengan terus menyempurnakan pemodelan dan memahami interaksi ion secara detail, kita bisa melihat terobosan besar dalam efisiensi pengelolaan sumber daya air dan teknologi ionik."

Analisis Ahli

George Schatz

"Pengaruh ikatan ion logam terhadap elektrostatis saluran memberikan pemahaman baru tentang bagaimana ion dapat dimanipulasi untuk mengendalikan aliran ion secara presisi."

Prediksi Kami

Di masa depan, membran penyaring air yang pintar dan dapat menyesuaikan aliran ion secara real-time akan merevolusi teknologi penyaringan air, ekstraksi mineral berharga, dan membuka jalan untuk elektronik berbasis ion yang lebih canggih.

Pertanyaan Terkait

Apa yang dilakukan tim peneliti dari Universitas Chicago dan Universitas Northwestern?

Tim peneliti membangun sistem buatan yang dapat mengontrol aliran ion dengan meniru cara sel hidup mengatur aliran ion melalui membran mereka.

Bagaimana penambahan ion logam mempengaruhi aliran kalium?

Penambahan ion logam seperti timbal dapat meningkatkan aliran kalium dengan mengganggu aliran ion lain, memungkinkan kalium untuk membentuk pasangan netral dengan klorida dan melewati membran lebih mudah.

Apa dampak dari penelitian ini terhadap teknologi membran?

Penelitian ini dapat mengubah cara kita menghilangkan racun dari air, mengekstrak mineral berharga, dan mengelola aliran dalam elektronik berbasis fluida.

Siapa saja penulis utama dari studi ini?

Penulis utama dari studi ini termasuk Mingzhan Wang, Qinsi Xiong, dan George Schatz.

Apa yang dimaksud dengan saluran nano skala angstrom?

Saluran nano skala angstrom adalah saluran yang sangat kecil yang dapat mengontrol aliran ion pada tingkat atom.