工业分离技术是现代制造业的关键环节，但常伴随高能耗与环境负担。一个国际研究团队近期开发出一种新型分子过滤膜，其孔径仅约1纳米，比人类头发薄数千倍，有望提供更精确、可持续的分离方案。这项研究成果已发表于《美国化学会杂志》，可能为降低工业纯化成本和大规模水回用开辟新路径。

研究团队来自CSIR-中央盐与海洋化学品研究所、印度理工学院甘地讷格尔分校、新加坡南洋理工大学及S N Bose国家基础科学中心。他们构建的新型膜称为“POMbranes”，基于多金属氧酸盐簇设计，具有固定1纳米孔径，克服了传统聚合物膜孔径不均、易老化的缺陷。

“为了解决这些限制，我们设计了一类新型超选择性晶体膜，称为‘POMbranes’，其孔径约为1纳米宽，比人类头发薄数千倍，”CSMCRI高级科学家Shilpi Kushwaha博士说。该团队从天然水通道蛋白获得灵感，旨在合成材料中实现类似基于尺寸的分子筛选机制。

据CSMCRI研究学者、文章共同第一作者Priyanka Dobariya女士介绍：“这些POM是微小的冠状金属簇，其中心有一个永久、完美的孔，不会改变或失去形状，这是传统塑料过滤器的最大障碍。”通过自组装技术，研究人员将柔性化学链连接到簇上，形成大面积超薄膜，便于可扩展制造。

“这迫使分子通过唯一的开放路径（每个簇内置的1纳米孔）穿过膜，使膜像高科技筛子一样工作，”印度理工学院甘地讷格尔分校材料工程系副教授Raghavan Ranganathan博士补充道。测试显示，该膜能区分质量仅相差100至200道尔顿的分子，分离性能比现有技术提升近十倍。

据CSMCRI首席科学家Ketan Patel博士介绍：“我们的膜在保持柔性、稳定和可扩展的同时，分离性能比现有技术高出近十倍。”这些膜在不同酸度下稳定，可制成大尺寸片材，适用于复杂工业环境。

新型分子过滤膜技术对纺织和制药行业具有重要应用前景。纺织业染色过程产生大量废水，新型分子过滤膜可选择性去除染料分子，促进水回用，减少淡水消耗和化学排放。印度废水处理市场预计未来几年将迅速增长，此类技术需求迫切。

“药物纯化和溶剂回收等过程既能源密集又对质量敏感，”Vinay Thakur先生指出，“像这样的高选择性膜可以降低能源使用，同时保持制药生产所需的严格标准。”分子工程膜的可调结构和高选择性使其成为高效的平台技术，有望推动下一代制造技术的可持续发展。