传统的透析膜较厚的聚合物层和蜿蜒曲折的内部孔道使得其扩散率和扩散性都较低。来自麻省理工学院的科研人员报道了一种纳米多孔原子薄膜（NATMs）的制备方法，制备出了选择性孔隙小于1nm的石墨烯膜，其选择分离和脱盐的结果比最先进的商业膜高1-2个数量级，其快速扩散和尺寸选择性能能够为药物净化、去除残留的反应物、生化分析等带去了革命性的机会。相关成果 《NanoporousAtomicallyThinGrapheneMembranesforDesaltingandDialysisApplications》发表于AdvancedMaterials杂志，通讯作者为MIT机械工程系的RohitKarnik副教授。DOI:10.1002/adma.201700277
渗析分离广泛应用于生化的整个行业中。在渗析中，样本溶液和渗析液中间相隔着半渗透膜，小组分在浓度差下透过膜而大组分被拦截。传统的渗析过程有两个主要缺点：低扩散率以及对于接近分子量截止范围的选择性低，尤其是在0-1000Da范围内。
分子跨膜渗析率和其厚度成反比，也取决于孔隙率和曲折度。理想的情况下，渗析膜能够允许低于截止尺寸的溶质快速通过，将大于截止尺寸的溶质阻拦下来。膜对于运输的阻力是用渗透性来表征的，比如说每单元膜面积每驱动力下的运输速率。两种溶质同时渗析时，即选择性也是膜的一个重要特征。通常来说，有一个选择性和渗透性的权衡。
普遍意义上来说,透析是分子从一个溶液中利用浓度差通过膜扩散到更稀的溶液中。除了应用于血液透析中将废物从血液中排除外,科学家还使用透析来净化药物、去除化学溶液中的残渣、分离分子进行医学诊断等。材料通常是多孔膜。
现在的商业透析膜分离分子速度缓慢,部分原因是因为他们的结构:厚度较大,且膜通道中的孔蜿蜒曲折,使得目标分子难以迅速通过。
现在麻省理工学院的工程师们已经从一片石墨烯中制备出了一个功能性的透析膜——一个单层碳原子，像铁丝织网一样的六角形结构环环相连。这个只有指甲盖大小的石墨烯膜的厚度小于1纳米(现有的最薄膜约20纳米厚)。该膜能够过滤出水溶液中的纳米分子,比最先进的膜还要快10倍,而比石墨烯本身要快100倍。
麻省理工学院机械工程系的博士后(piranKidambi)表示,虽然石墨烯在电子学中的应用已经很大程度上被探索,但该研究小组的发现表明,石墨烯还可以用来改善膜技术,尤其是实验室规模的分离和潜在的血液透析过程。
"因为石墨烯很薄,所以它的扩散速度会非常快,"Kidambi说，"一个分子不需要在较厚膜的弯曲孔洞中来回折腾才能通过。能够将石墨烯引入到生物分离的体系中是非常令人兴奋的。”
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