阿卜杜拉國王科技大學（KAUST）領導的一個團隊已經表明超薄的聚合物基有序膜如何能夠有效地從鹽水和海水中去除鹽分，為目前的海水淡化系統提供了潛在的替代方案。

領導這項研究的Yu Han說：”水淡化膜應該同時表現出高水流量和高鹽分排斥。碳納米材料，如碳納米管和石墨烯，預計可以滿足這些要求，因為它們具有獨特的表面化學特性，並傾向於堆積成直徑小於一納米的通道。然而，通道排列和堆疊的挑戰阻礙了它們在膜中的大規模使用。”

KAUST的研究人員開發了一種膜（如上圖），在正向和反向滲透配置中具有出色的水淡化性能。

“解決這些限制的一種方法是通過二維多孔碳質膜，它具有規則和均勻分佈的亞納米大小的分子傳輸通道，”第一作者、Han小組的博士後Jie Shen說。然而，這些膜通常是在溶液中合成的，這促進了無序的三維結構的隨機生長，其微孔定義不清。

Yu Han、Vincent Tung、Ingo Pinnau和Lance Li（前KAUST研究員，現在隸屬於香港大學）利用化學氣相沉積技術，開發了一種有助於控制二維共軛聚合物框架生長為超薄碳膜的技術。

研究科學家Cai Yichen和團隊現在正致力於改善該膜的防污性能、機械強度和長期化學穩定性，以備將來實際應用。

研究人員在作為催化劑的有機鹼的存在下，將單體三乙炔苯沉積在原子平坦的單晶銅基底上。三乙炔苯帶有三個反應性基團，作為額外單體的錨點。這些基團相互之間呈現120度角，產生了有組織的陣列式的明確的環狀結構，堆積成亞納米級的菱形疏水通道。

該膜在正向和反向滲透配置中顯示出優異的水淡化性能，超過了含有碳納米管和石墨烯等先進材料的膜。它還顯示了對二價離子以及小型帶電和中性分子的強烈排斥。

Shen Jie博士後是該論文的第一作者，該論文發表在《自然材料》上。

研究人員發現，水分子在膜內形成了一個三維網絡，而不是像一維鏈一樣沿著垂直三角通道在膜內移動。這解釋了水在膜上的快速運輸。Han說：”這個出乎意料的結果顯示，看似不連續的垂直通道實際上是由短的水平通道相互連接的，在預測的結構模型中很容易被忽略。”

該團隊現在正致力於改善該膜的防污性能、機械強度和長期化學穩定性，以備將來實際應用。他們還在對其表面電荷特性和通道尺寸進行微調。”我們的最終目標是提供一個多功能的平台，以滿足各種應用的需要，如離子篩分、單分子傳感和神經接口，”Han說。