Les cellules biologiques échangent de l'eau avec leur environnement par de petits canaux dans leur membrane. Une membrane artificielle fait la même chose, mais avec un débit beaucoup plus élevé.
Des inventions remarquables sont parfois réalisées grâce au biomimétisme - imitant les structures et les mécanismes existants dans la nature. De plus, l'idée vient généralement de la nature, tandis que l'application est souvent supérieure à l'original grâce aux matériaux fabriqués par l'homme.
Des chercheurs américains se sont tournés vers la nature dans leur recherche d'un meilleur moyen de purifier l'eau rapidement et efficacement. Ils ont rencontré la membrane de la cellule biologique, qui agit comme une sorte de bureau de douane pour les molécules d'eau :les molécules entrent et sortent une à une de la cellule. Il va sans dire que les petits canaux d'eau dans la membrane cellulaire - appelés aquaporines - n'admettent que de l'eau et aucune autre substance. Ainsi, la membrane est un peu comme un tamis dans une station de purification d'eau.
Les scientifiques ont découvert qu'ils pouvaient encore étirer la largeur des aquaporines - environ 0,3 nanomètre - sans permettre à plusieurs molécules d'eau côte à côte de traverser le canal et d'emporter potentiellement d'autres molécules avec elles. Ils l'ont fait en imitant les aquaporines avec des nanotubes de carbone dans une membrane artificielle.
De manière assez surprenante, les tests ont montré qu'avec une largeur de canal de 0,8 nanomètre, le débit était multiplié par six. Cela offre des perspectives sur la microtechnologie qui peuvent être étendues à des proportions réalistes afin de pouvoir être appliquées dans une station d'épuration. Avec la membrane biologique, le débit est trop faible pour pouvoir en faire quoi que ce soit d'utile à cette échelle.
Selon les chercheurs, l'eau s'écoule plus rapidement à travers les nanotubes car ils ne forment pas de connexions avec les molécules d'hydrogène dans les molécules d'eau, ce qui est courant dans les aquaporines.
