单层硫化钼片的纳米孔计算机模型表明，和传统塑料膜相比，这种膜所需要的压力更小。左边为海水，右边为淡水。来源：Mohammad Heiranian

伊利诺伊大学的工程师发现了以何种可以有效去除海水中盐分的材料。这种材料是一种具有纳米微孔的二维硫化钼片状材料，经过特殊设计后，可以确保大量的水可以通过而盐和其他杂质不能通过，即脱盐。伊利诺伊大学的研究团队尝试了不同的薄膜，发现硫化钼材料的效率最高，比石墨烯过滤的水要多70%。该研究发表在《自然通讯》杂志上。

“虽然地球上有很多水，但是可以饮用的只是其中很小的一部分。如果我们可以发现一种低成本的过滤海水的有效方法，我们就可以很好地解决淡水危机。”伊利诺伊大学机械科学与工程学院NarayanaAluru教授说。“找到可以有效除盐的材料非常重要，我认为该研究工作为下一代材料的开发打下了良好的基础。就能源利用和污染来说这种材料非常有效。”Aluru说。

大多数除盐技术以反渗透为基础，通过一个薄的塑料膜来除去海水中的盐，从而可获得淡水。这种膜上有足够小的孔，从而使得盐分不可以通过，但是可以让水分子通过。这种方法对于除去水中的盐非常有用，但是产量非常有限。虽然从肉眼上来观察膜非常薄，但是对于过滤来说还是太厚，因此需要施加更大的压力才能够让水通过。“反渗透是一种非常昂贵的方法，需要消耗大量的能量，且效率并不高。由于堵塞，这种膜也经常会失效。因此我们希望可以制备更便宜和更有效且不会经常失效的薄膜。同时我们也不希望施加太大的压力来增加水的流动速率。”Aluru说。

增加水流量的一种方法是减小膜的厚度。研究人员也一直在寻找纳米层厚的薄膜，例如石墨烯。然而，石墨烯在进行此类应用时，也会有自身的一些问题。Aluru的小组之前在研究DNA测序时研究过硫化钼，因此决定继续研究这种材料在水除盐方面的性能。经过研究发现，由于这种材料具有合适的厚度、孔隙度和化学特性，从而使得这种单层的硫化钼片具有更好的性能。一个硫化钼分子由两个硫原子中间连接一个钼原子形成，然后形成的片状硫化钼中钼原子在中间。研究人员发现在该片上留下一定的孔隙可以有利于水分子通过。“硫化钼中的钼原子可以吸引水分子，而两侧的硫原子可以对水分子形成推力，因此可以获得更高的水通过率。这是由硫化钼本身的化学性质和形成的孔隙的几何形状决定的，因此我们并不需要将孔功能化，而这个过程对于石墨烯来说则非常复杂。”该研究第一作者Mohammad Heiranian说。

除了化学性质优越，这种单层硫化钼材料的厚度合适，因此需要更少的能量，从而可以降低成本。同时硫化钼这种材料韧性高，因此其可以承受很大的压力。伊利诺伊大学的研究人员正在寻求合作，以便能进一步测试这种硫化钼材料在海水除盐方面的特性，包括毛孔堵塞率等。硫化钼是一种相对较新的材料，但是研究人员相信当这种材料的性能更加突出时，其制作技术也会提高。“在减少除盐的成本和提高效率方面，纳米技术都具有非常重要的作用。目前在加利福尼亚人们经常谈论干旱的问题，以及解决之道。我认为该研究可以助其一臂之力。这种薄膜可以增加投资回报率，因为其能量效率更高。”Amir BaratiFarimani说。

新材料在线编译整理——翻译：杨超     校正：摩天轮