複雜的碳氫化合物（烴類）混合物的分離，對於燃料、材料和化學品的製造相當重要。目前人類使用的烴類大多來自原油（crude oil），而傳統的原油分離主要依賴耗能的熱蒸餾，約占全球能源消耗的1%，因此科學家正不斷尋找更節能的方案。其中，薄膜分離技術受到關注，因為相較於蒸餾，薄膜技術有望將能耗降低多達90%。然而，要實現薄膜分離原油，薄膜必須具有穩定的「次奈米級孔洞（subnanometer pore）」，才能在混合物中區分不同大小的烴類分子。舉例來說，煉油廠生產石腦油（naphtha）時，就需分離出含4到12個碳原子的餾分。本質微孔聚合物（PIM，polymer of intrinsic microporosity），因其剛硬且扭曲的主鏈能形成高自由體積的互連孔洞，因此被視為理想的薄膜材料。然而，PIM膜面臨了一個難題：當它浸泡在烴類液體中時，聚合物會嚴重溶脹（swelling），使孔洞膨脹、選擇性下降。為了抑制溶脹，科學家會在成膜後對聚合物進行交聯（cross-linking），但這種後處理往往會破壞原本的微孔，使烴類難以通過薄膜，滲透率過低。因此，如何開發出既能保留微孔、又能抵抗溶脹的薄膜材料，成為亟待解決的難題。

近日，一個由英國、中國和沙烏地阿拉伯等多國研究人員組成的團隊，成功開發出能兼顧上述需求的新型薄膜材料。他們以主鏈帶有大量胺基（amine）的Tröger's base（TB）聚合物為原料，並在薄膜形成過程中同時加入交聯劑進行原位交聯（in situ cross-linking）。在聚合物堆積的同時進行交聯，能將其扭曲的構型「鎖定（locking）」下來，形成「鎖定本質微孔聚合物（polymers of locked intrinsic microporosity，PLIM）」的奈米薄膜。未鎖定的PIM薄膜在甲苯中的質量吸收高達86-96%，鎖定後的PLIM薄膜則低於60%，證實鎖定能有效抑制溶脹。研究人員更做出逾1平方公尺的PLIM薄膜，用於分離阿拉伯超輕原油，成功去除99.8%含超過15個碳原子的烴類與93%的含硫成分。脫硫在原油精煉中很關鍵，因為硫會降低催化劑效率並腐蝕設備。研究人員表示，這項研究為低耗能的原油分餾開闢了新的可能性。