Para peneliti dari India dan Singapura melaporkan adanya membran kristalin yang terbuat dari klaster polioksometalat dengan bukaan intrinsik selebar sekitar 1 nanometer, yang memungkinkan pemisahan molekuler yang sangat tajam sehingga dapat membantu menurunkan penggunaan energi dalam beberapa langkah pemurnian industri dan penggunaan kembali air.
Sebuah tim peneliti yang mencakup CSIR–Central Salt and Marine Chemicals Research Institute (CSMCRI), Indian Institute of Technology Gandhinagar (IITGN), Nanyang Technological University di Singapura, dan S. N. Bose National Centre for Basic Sciences telah mengembangkan membran filtrasi ultratipis yang dibangun dengan pori-pori berukuran seragam sekitar 1 nanometer. Studi ini dipublikasikan dalam Journal of the American Chemical Society.
Pemisahan industri merupakan inti dari proses seperti pemurnian obat dan pengolahan zat warna tekstil, namun banyak pabrik masih mengandalkan metode yang intensif energi seperti distilasi dan penguapan. Filtrasi membran dapat menjadi alternatif yang lebih hemat energi, tetapi membran polimer yang banyak digunakan sering kali memiliki pori-pori yang tidak seragam yang dapat berubah seiring waktu, sehingga mengurangi kinerja dalam kondisi operasi yang keras.
Membran baru ini—yang disebut oleh para peneliti sebagai “POMbranes”—menggunakan klaster polioksometalat (POM) sebagai bahan penyusun. Klaster tersebut berbentuk seperti mahkota dan mengandung bukaan alami yang menurut tim berukuran sekitar 1 nanometer dan stabil secara struktural. Untuk mengubah unit skala nano ini menjadi filter praktis, tim menempelkan rantai kimia fleksibel pada klaster tersebut dan menggunakan swarakit (self-assembly) di atas air untuk membentuk film ultratipis yang luas.
Dengan menyesuaikan panjang rantai, para peneliti melaporkan bahwa mereka dapat mengontrol seberapa rapat klaster tersebut tersusun, yang secara efektif membatasi jalur transportasi sehingga molekul melintasi pori-pori intrinsik klaster tersebut. Dalam pengujian yang dijelaskan dalam laporan tersebut, membran memisahkan molekul yang berbeda sekitar 100–200 Dalton—performa yang menurut para peneliti sekitar satu tingkat lebih baik daripada membran tolok ukur untuk perbedaan berat molekul yang sempit tersebut.
Dalam komentar yang menyertai karya tersebut, ilmuwan senior CSMCRI Shilpi Kushwaha mengatakan bahwa stabilitas bukaan pori yang tetap mengatasi kelemahan utama filter “plastik” konvensional yang pori-porinya dapat berubah bentuk. Ilmuwan utama CSMCRI, Ketan Patel, mengatakan bahwa membran tersebut menggabungkan kinerja pemisahan dengan fleksibilitas, stabilitas di berbagai tingkat keasaman (pH), dan kemampuan untuk diproduksi dalam lembaran besar—sifat yang menurut tim penting untuk adopsi industri.
Para peneliti menyoroti potensi aplikasi dalam industri tekstil dan farmasi di India, termasuk penghilangan zat warna selektif dari air limbah untuk mendukung penggunaan kembali air, serta pemulihan pelarut dan langkah pemurnian obat yang memerlukan selektivitas tinggi. Mereka memposisikan membran tersebut sebagai pendekatan platform untuk pemisahan yang efisien dalam hal energi dan sumber daya, sembari mencatat bahwa penerapan industri akan bergantung pada rekayasa lebih lanjut dan peningkatan skala di luar demonstrasi laboratorium.
