Theo báo cáo nghiên cứu được công bố trên tạp chí Advanced Materials, các nhà nghiên cứu thuộc trường Đại học Lan Châu đã phát minh ra một loại màng sinh học hai chiều, được tạo ra bằng cách lắp ráp điện tích và liên kết hydro. Công nghệ này đã chứng minh hiệu suất vượt trội trong việc tách chính xác các ion uranyl.
Urani là tài nguyên quan trọng đối với ngành hạt nhân. Trong một thời gian dài, Trung Quốc phải đối mặt với tình trạng khan hiếm quặng urani. Mặc dù nước biển và hồ muối của đất nước chứa một lượng lớn ion uranyl nồng độ thấp, nhưng việc chiết xuất các ion này một cách kinh tế và hiệu quả vẫn còn là một thách thức lớn.
Trong những năm gần đây, các vật liệu hai chiều như oxit graphene đã trở thành tâm điểm của công nghệ tách ion. Tuy nhiên, cấu trúc màng oxit graphene dễ bị hư hại khi chịu áp suất cao hoặc sau thời gian sử dụng kéo dài. Trước thực tế này, nhóm nghiên cứu đã tìm ra một giải pháp mới, lấy cảm hứng từ cấu trúc tự nhiên của thành tế bào thực vật. Khi chịu áp lực, thành tế bào có khả năng tái tổ chức thành các cấu trúc bền vững và dày đặc hơn.
Dựa trên nguyên lý này, nhóm nghiên cứu đã kết hợp oxit graphene với vi khuẩn biến đổi gene để chế tạo một loại màng sinh học hai chiều có độ bền cơ học cao và ổn định hơn. Kết quả thí nghiệm cho thấy màng mới này có độ bền gấp 12 lần so với màng oxit graphene truyền thống và có khả năng thu giữ ion uranyl với độ chính xác cao.
Giáo sư Li Zhan, trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết công nghệ này cung cấp một phương pháp hiệu quả và bền vững để chiết xuất urani từ nước biển. Trong khi đó, nhà nghiên cứu Tian Longlong (một thành viên trong nhóm) nhấn mạnh màng sinh học mới có ưu thế vượt trội về tính chọn lọc, độ bền cao và tiêu thụ ít năng lượng, tạo tiền đề cho việc thương mại hóa công nghệ này trong tương lai.
Hiện nhóm nghiên cứu đang tiếp tục tối ưu hóa thiết kế cấu trúc màng sinh học này, cũng như quy trình sản xuất quy mô lớn để đẩy nhanh ứng dụng công nghệ trong thực tiễn.
Ngoài ứng dụng trong ngành năng lượng hạt nhân, công nghệ màng sinh học mô phỏng này còn có tiềm năng lớn trong xử lý nước, tái chế nước thải và phục hồi năng lượng. Đại học Lan Châu nhận định phát minh này có thể góp phần giải quyết các vấn đề toàn cầu như khan hiếm tài nguyên, khủng hoảng năng lượng và ô nhiễm môi trường.