
Американские исследователи установили, что мембраны на
основе двумерных структур дисульфида молибдена могут оказаться более эффективными
опреснителями морской воды, чем другие существующие аналоги. В своей работе,
опубликованной в Nature Communications,
авторы приводят результаты теоретического моделирования процесса фильтрации в
зависимости от химического состава, размера и геометрии пор мембраны. 
Область моделирования состояла из фрагмента мембраны с единственной порой, молекул воды, и графенового поршня, который эту воду должен был проталкивать сквозь пору. В ходе моделирования ученые рассчитывали зависимость степени опреснения воды от размера и геометрии пор, от давления воды в поршне и химических процессов,
происходящих на границе поры.
Для дисульфида молибдена существует три различных варианта
строения пор, в зависимости от того, какие из атомов преобладают – серы,
молибдена или «смешанные». Авторы рассчитали поток жидкости через мембраны с
разными видами пор как функцию давления и сравнили полученные кривые с
аналогичными зависимостями для пор в монослое графена. Оказалось, что наиболее эффективным является сульфид молибдена (MoS2) c «молибденовыми» порами. Авторы объясняют это геометрией
строения и гидрофильностью-гидрофобностью составляющих атомов.
Из-за особенностей кристаллической структуры исходного
материала «молибденовая» пора имеет форму песочных часов, узкая часть которых –
обладающие гидрофильностью (то есть, «притягивающие» воду) атомы молибдена, а
края – гидрофобные («отталкивающие») атомы серы. Когда молекулы воды
приближаются к поре, они начинают «скользить» к притягивающему их молибденовому
«перешейку», создавая в узкой части большую плотность воды и, тем самым,
обеспечивая высокую скорость потока через мембрану. В случае «серной» поры все
наоборот. Гидрофобные узкие ее части расположены на входе и выходе из отверстия,
препятствуя продвижению воды.
