Nanotechnologia

Naukowcy stworzyli stabilną porowatą membranę o grubości mniejszej niż 1 nanometr, czyli cieńszą około 100 000 razy od ludzkiego włosa. Membrana ta składa się z dwóch warstw grafenu – dwuwymiarowej powłoki złożonej z atomów węgla, na której naukowcy z ETH Zurich (na czele z profesorem Hyung Gyu Park) stworzyli maleńkie pory o precyzyjnie zdefiniowanej wielkości.

Dzięki temu przez membranę mogą przenikać maleńkie cząsteczki, natomiast większe cząsteczki lub cząstki mogą przenikać albo bardzo powoli, albo wcale. „Membrana ta, dzięki grubości zaledwie dwóch atomów węgla, jest najcieńszym materiałem tego typu możliwym do wyprodukowania”, mówi student Jacob Buchheim, jeden z dwóch autorów badań. Ultra-cienka powłoka grafenu może być w przyszłości wykorzystana do różnorodnych celów, np. wodoodpornych ubrań. „Nasza membrana jest nie tylko lekka i elastyczna, ale także tysiąckrotnie bardziej przewiewna niż Goretex”, stwierdza Kemal Celebi, mówi pracownik laboratorium Parka. Może ona być również wykorzystana do oddzielania składników mieszanin gazowych lub filtrowania zanieczyszczeń płynów, np. wody. Naukowcy widzą także potencjał membrany w mierzeniu przepływu gazów lub cieczy, co jest istotne z punktu widzenia masy transferu w nanoskali i oddzielania składników mieszanin chemicznych.

Naukowcy udoskonalili również technologię nazywaną skoncentrowanym szlifowaniem wiązkami jonów, co pozwoliło utworzyć rowki na powierzchni grafenu. W procesie tym, używanym również do produkcji półprzewodników, wiązka jonów helu lub galu jest kkierowana z ogromną precyzją aby utworzyć maleńkie pory w materiale. Dzięki temu badacze mogą kontrolować ilość i wielkość otworów w grafenie, a cały proces trwa nie kilka dni, lecz kilka godzin.

Aby uzyskać taki poziom precyzji, trzeba użyć dwuwarstwowego grafenu. Jedna warstwa byłaby niewystarczająca, gdyż grafen jako materiał nie jest doskonały –  może on wykazywać pewne nieregularności w swojej strukturze „plastra miodu” , a gdy brakuje niektórych atomów, utworzenie precyzyjnych otworów staje się niemożliwe. Rozwiązaniem tego problemu jest wykorzystanie dwóch warstw grafenu, gdyż prawdopodobieństwo braku dwóch atomów węgla na jednym poziomie jest bardzo niskie.

Źródło artykułu: http://www.azonano.com/news.aspx?newsID=29921

Źródło grafiki: http://commons.wikimedia.org/