Nanopore 자연적인 결점 이용 Graphene 선택적인 막: 교수와 가진 Rohit Karnik 면접시험

곁에 수행된 면접시험은 Soutter

대응 저자: Rohit Karnik, karnik@mit.edu 교수
기계 공학의 부교수, MIT

이 생각 지도자 면접시험에서는, Rohit Karnik MIT에서 교수는 Graphene 막에 그의 일에 관하여 Soutter 말합니다. Karnik 교수 팀은 최근에 화학 수증기 공술서에 의해 일어난 graphene가 완벽한, 흠 없는 표면이 아니다는 것을 발견하고, 그러나 graphene가 아주 높은 흐름율을 가진 선택적인 막을 위해 이용되는 것을 허용할 수 있는 본질적인 nanopores를 포함합니다.

WS: graphene 막에 일에 저희에게 짧은 소개를 줄 수 있습니까?

RK: 우리는 선택적인 물자로 graphene를 이용하는 기능적인 막을 발육시키고 있습니다. Nano ACS에서 간행된 우리의 현 작업에서는, 우리는 화학 수증기 공술서에 의해 증가된 graphene의2 25 mm 층이 다공성 폴리탄산염 (CVD) 막 지원에 두는 graphene 막을 날조했습니다. 우리는 CVD graphene에는 우선적으로 하는 동안 더 큰 그들을 막 더 작은 분자의 수송을 허용한 1-15 nm 규모 범위에 있는 본질적인 구멍이 있었다는 것을 것을을 발견했습니다.

WS: 무엇이 처음으로 graphene로 작동하는 것을 결정하?

RK: 우리가 전에 급수정화를 위한 막에 대하여 3 년 이상 생각 시작할 때, graphene는 그것의 현저한 기계적인 병력과 원자 가늠자 간격 매력적인 때문이. 연구는 초기 graphene가 헬륨에 조차 불침투성 이다는 것을 보여주었었습니다, 그러나 graphene가 결점을 포함한다는 것은 수 있다는 것은 또한 알려졌습니다.

막의 아주 낮은 간격은 graphene는 선택적으로 이온 또는 분자가 처음부터 끝까지 통과하는 것을 허용하는 가능성으로 가지고있었다는 것을 숨구멍 결점을 지탱하는 기능은 의미했는 그러나, 높은 흐름율을 제공할 것으로 예상됩니다.

이 숨구멍에는 잠재적으로 다른 규모 및 작용기가 있을 수 있습니다, 기존 막에게서 graphene를 확실히 명백한 만드는. 우리는 그밖 물자를 사용하여 쉽게 달성될 수 없는 흥미로운 이동 성질을 전시하기 위하여 그것을 기대했습니다. 이차적으로, graphene 막의 제작은 그밖 nanomaterials에게서 한 막 보다는 더 간단합니다.

이 양상은 graphene에게 막의 새로운 종류를 위한 아주 명백하고 유망한 플래트홈을 만들고, 우리는 그러므로 graphene 막의 실제적인 현실화로 일 시작합니다.

우리가 이 지역에 있는 일을 시작한 후에, 그밖 단은 컴퓨터 모의 실험을 사용하여 가스 별거와 염분제거를 위한 graphene의 잠재력을 보여주고, 다만 단은 현미경 graphene 막을 통해서 최근에 선택적인 가스 수송을 관찰했습니다. 이 발달은 graphene 막의 미래 동안 아주 잘 예시합니다.

WS: 아무도는 왜 graphene 계속 필름에 있는 이 결점을 전에 발견하고 성격을 나타낼 수 있습니까?

RK: Graphene 연구는 전자공학과 photonics에 있는 응용에 의해 지배됩니다. 이런 경우에, 우리가 관찰한 결정 입자 경계와 같은 그밖 특징 보다는 보다 적게 중요한 더 큰 숨구멍 (확실히 숨구멍이 아닌) 가장자리, 점 결점, 및 공용영역. 흑자, 큰 부위에 종합될 수 있는, CVD graphene는 전자 응용을 위해 부족하게 능력을 발휘하고 graphene의 초기 양식에 보다 적게 호의를 보입니다

그러나, CVD graphene는 확률이 높습니다 제조의 그것의 범위성 그리고 용이함 때문에 막에서 이용되기 위하여. 분자를 허용하는 더 큰 숨구멍은 처음부터 끝까지 실제적인 수송 측정이 CVD graphene에게서 날조될 막에서만 할 때 그러므로 분명했습니다. 

이차적으로, 화상 진찰 graphene는 전자에 전자빔이 화상 진찰 도중 그것에 빛날 때 대부분의 전송 전자현미경에서 사용된 전압에 의해 손상해 얻는 악명 높게 그것의 투명도, 성향, 및 오염물질을 끄는 추세 어려운 때문이.

graphene 견본에 원자 해결책을 달성하는 것은 아주 희소한 전문화한 현미경을, 연구원에 쉽게 접근할 수 있는 요구하고. 우리는 저희를 원자 해결책을 가진 이 숨구멍을 구상하는 가능하게 한 오크리지 국립 연구소의 박사로 Idrobo 공저하기 위하여.

WS: 몇몇을의 이 발견의 잠재적인 응용 설명할 수 있습니까?

RK: 나는 실제적인 graphene 막의 발달에서 우리의 일을 첫번째 단계로서 봅니다. 우리가 아마 만든 막은 그것의 존재하는 양식에 있는 공용품, 그러나 일을 설명합니다 선택성이 graphene의 원자로 두꺼운 층에 있는 나노미터 가늠자 숨구멍에 의해 나누어 주어지는 크 지역 graphene 막을 만들기의 실행가능을 제한했습니다.

필드는 특히 graphene에 있는 숨구멍에 추가 통제가 달성되기 때문에, 여기에서 제한 없습니다. 잠재적인 응용은 병원체 또는 오염물질을, 근해 염분제거 제거하는, 감소된 처리 시간, 높은 흐름율 급수 여과기 가스 별거, 그리고 그 외를 가진 생물학 그밖 견본의 여과를 포함합니다.

WS: graphene 막의 대규모 상용 응용은 틀림없이 떨어져 어떤 쪽일 것입니까 - 탐험을 위해 열릴 어떤 소규모 응용 또는 연구 도로 있습니까?

RK: 나는 - 예를 들면, 생물학 응용을 위한 분자량 커트오프 막 소규모에 몇몇 접근 가능한 실제적 적용이 있을지도 모르다 생각합니다. 이런 경우에, graphene 막은 높은 흐름율 때문에 처리 시간을 중요하게 줄일 수 있습니다. 생물학 견본은 비싸, 오염을 방지한 첫번째 사용, 그래서 유효하던 이점이 여기 잠재적으로 거대하던 있던 후에 막은 처분됩니다.

또 다른 가능성은 휴대용 급수 여과기입니다. 응용의 이 종류를 위한 바는 대규모 역삼투 염분제거 막 같이 참호를 판 응용 보다는 매우 더 낮습니다. Graphene 막은 확률이 높습니다 이 더 작은 시장을 첫째로 돌파하기 위하여. 그러나 무슨 새로운 혁신 및 응용이 생길 수 있는, 누구가 알고 있습니까?

WS: 어떻게 graphene에 있는 숨구멍의 속성은 이 넓게 다양한 대본을 적응시키기 위하여 통제될 수 있습니까?

RK: 이들은 graphene에 있는 숨구멍을 통제하는 몇몇 가능성 입니다. 콜로라도의 대학에서 단은 최근에 산화 에칭의 모형이 graphene의 현미경 지역에 가스 선택성을 나누어 준다는 것을 보여주었습니다. 그 외는 현미경 지역에 이온 또는 전자 사격이 숨구멍을 만들고 증가할 수 있다는 것을, 그러나 다시 보여주었습니다.

유사한 방법은 이 큰 부위 막에 적용될 수 있습니까? 흘러 관통을 극소화하기 위하여 우리가 몇몇 영리한 접근을 채택하는 경우에 그렇습니다, 내인성은 배반합니다. 우리가 찾아낸 무슨은 본질적인 결점이에 대하여 graphene 지역의 1% 미만 설명하다 입니다. 그 숨구멍으로 설계될 남아 있는 99%를 남겨둡니다. 이 숨구멍은 화학 단 및 물자 여러가지 그들의 선택성을 조정하기 위하여 더 functionalized 수 있습니다.

맞춤옷 숨구멍을 통해서 통제되는 이동 성질 달성에 키는 지원 자료의 적합한 선택에 의하여 "새는" 삭제하거나 극소화하는 막 아키텍쳐의, 또는 다른 수단에 의하여 발달에서 속일 것입니다.

WS: 다음 단계는 무엇 자신의 연구에 있는일 것입니까?

RK: 우리는 지금 controllably 숨구멍을 생성하는 방법에 작업 이고 설명하기 위하여 graphene 막을 통해서 작은 분자 소금의 여과가 실제에 의하여 흘러 관통합니다 (우리가 막을 통해서 유포에 집중한) 존재하는 일에서.

WS: 우리는 어디에서 일에 관하여 추가 정보를 찾아내서 좋습니까?

RK: Nano ACS에 있는 우리의 일에 관하여 더 많은 것을 읽을 수 있습니다. 우리의 연구 단체 웹사이트는 또한 우리의 최신 간행물에 개정하는 유지됩니다.

AZoNano에 graphene nanopores에 관하여 더 많은 것을 알아내기 위하여 여기에서 누르십시오.

 

Date Added: Oct 31, 2012 | Updated: Jun 25, 2014

Last Update: 26. June 2014 00:08

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