Grafen filtrem dla jonów

Fot. Pixabay CC0

Grupa z National Institute of Standards and Technology (NIST) przeprowadziła badania, które nasuwają wniosek, że można modyfikować grafen tak, aby działał jako przestrajalny filtr na jony w cieczy.

Grafen jest warstwą atomów węgla ułożonych w sześciokąty, który przewodzi prąd. W symulacjach NIST wykorzystano arkusz grafenu o wymiarach 5,5 na 6,4 nm, zawierający małe otwory wyłożone atomami tlenu.

W symulacjach grafen zawieszono w wodzie zawierającej chlorek potasu. Pory eteru w sicie mogą zatrzymywać jony potasu. Następnie badacze symulowali szarpanie membrany, aby rozszerzyć pory i tym samym zwiększyć przepływ jonów. Największy wpływ miało rozciąganie we wszystkich kierunkach, ale nawet szarpanie w jednym kierunku miało częściowy efekt.

Kierownik projektu, Alex Smolyanitsky, powiedział: "Wyobraź sobie coś w rodzaju drobnego sitka kuchennego z przepływającym cukrem. Naciągasz filtr w taki sposób, że każda dziurka w siatce staje się o 1-2 % większa, można by się spodziewać, że przepływ przez tę siatkę zostanie zwiększony w przybliżeniu o taką samą ilość, więc tutaj faktycznie wzrasta o 1000 procent."

Opracowane dzięki symulacjom sito grafenowe jest pierwszym sztucznym kanałem, który oferuje wykładniczy wzrost przepływu jonów przy rozciąganiu. Stwarza tym samym możliwość szybkiej separacji jonów czy też precyzyjnego kontrolowania zasolenia. Może to znaleźć zastosowanie przy produkcji nanoskalowych czujników mechanicznych czy oczyszczaniu wody.

(KB)