De acordo com pt.wedoany.com-A equipe de Wang Jianjun e Xue Han do Instituto de Física e Química da Academia Chinesa de Ciências, em colaboração com a equipe do Professor Zeng Xiaocheng da Universidade Municipal de Hong Kong, a equipe do Acadêmico Fang Weihai e do Professor Zhu Chongqin da Universidade Normal de Pequim, e outras instituições, recentemente utilizou o fenômeno de redução significativa do ponto de congelamento da água em espaços nanoconfinados para propor um novo método de "separação de escalas de tempo". Eles construíram com sucesso uma membrana composta de óxido de grafeno-polímero, alcançando controle preciso do espaçamento dos canais e estabilidade estrutural de longo prazo. Este método realiza a "montagem para controle de distância" e "fixação para definição de distância" das moléculas monoméricas em etapas, utilizando a diferença de ponto de congelamento entre a água interlamelar e a água em massa. Primeiro, a montagem ordenada é concluída em baixa temperatura e, em seguida, a estrutura do canal é fixada por meio de reação de polimerização.

Nos métodos tradicionais, os processos de montagem de moléculas monoméricas e de polimerização e solidificação estão interligados, dificultando o controle preciso da estrutura interna. A equipe de pesquisa afirmou que essa estratégia realiza simultaneamente o ajuste preciso dos canais da membrana e a estabilidade estrutural, resolvendo problemas como a restrição mútua entre fluxo e seletividade e a tendência de inchaço e deformação dos materiais de membrana em métodos tradicionais. "Normalmente, para obter um alto fluxo na membrana, os canais precisam ser mais largos; mas, quando os canais são mais largos, a seletividade diminui, e a membrana também tende a inchar e deformar na água", explicou Wang Jianjun, autor correspondente do artigo e pesquisador do Instituto de Física e Química da Academia Chinesa de Ciências.

Este método possui boa universalidade e é aplicável a diversos sistemas moleculares. Com base em um grande número de experimentos e cálculos teóricos em múltiplas escalas, a equipe de pesquisa revelou o mecanismo microscópico de montagem molecular e polimerização solidificante sob nanoconfinamento. A membrana composta preparada com base nessa estratégia não apenas exibe excelente estabilidade, mas também alcança a separação eficaz de íons de rubídio e potássio, cuja diferença de diâmetro hidratado é inferior a 0,1 angstrom, superando a limitação anterior de que "fluxo, seletividade e estabilidade" não podiam ser simultaneamente otimizados.