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Graphene Nanopores は高度のろ過のための膜としてアプリケーションがあることができます

Published on October 24, 2012 at 4:49 AM

多くは並ぶものがない強さに他のどの材料もよりよい熱および電気を行なう機能から graphene の例外的な品質から、成っていました: 複合材料に働かせて、 graphene はケブラーよりよく弾丸を撃退できます。 前の研究はまた示しま原始的な graphene - 蜜蜂の巣パターンで配列される検出される不浸透性材料間に炭素原子の顕微鏡シート - があることを物質の理想を障壁のフィルムとして作ります。

graphene の大きい穴の高リゾリューションの茎の画像。 穴は直径の 10nm についてあります。 オーク・リッジの国立研究所で取られる。 画像著作権: Juan Carlos Idrobo

しかし材料は科学者に思考がある程に突き通せなくないかもしれません。 化学気相堆積によって、 MIT 育つの graphene の単一シートからの比較的大きい膜の設計によってオーク・リッジの国立研究所からの研究者は (ORNL)他の所で材料が本質的な欠陥に耐える、または原子サイズの装甲の穴ことが分り。 実験では、研究者はより大きい分子は突き通ってなかったが塩のような小さい分子が graphene の膜の小さい気孔を容易に通ったことが分りました。

結果、研究者は言います、 graphene の傷への、膜のようなアプリケーションを、約束する可能性へのポイントないこと水からのフィルター顕微鏡の汚染物、またはこと別の特定のタイプの生物的サンプルからの分子。

「誰も graphene の穴をの前に捜しませんでした」、 Rohit Karnik を、 MIT の機械工学の言います助教授。 「これらの気孔を修正するのに使用することができる従ってそれは膜の新しいクラスのためのプラットホームの技術」。です多くの化学方法があります

インドの技術協会および Fahd University 石油および鉱物の王からの研究者を含む Karnik そして彼の同僚は、 Nano ジャーナル ACS の結果を出版しました。

Karnik は MIT の大学院生ショーン O'Hern とちょうどインクレメンタル変更の原因となることができるが方法膜の点では相当な跳躍は」。行います材料を 「捜すために働きました 特に、チーム鋳造物 2 つの主属性の材料のために、高い変化および tunability: すなわち、ある特定の分子を可能にするためにすぐに液体をフィルタに掛ける膜はまた、他を引っ掛けている間容易に合いますが。 非常に薄い構造および強さのために一部には graphene を、選ばれるグループ: graphene のシートは単一原子、しかし十分に強い液体の高いボリュームを離れて寸断しないで許可するために薄くあります。

チームは 25 平方ミリリットル - graphene の標準によって大きい quadrillion の炭素原子について保持する表面積 -- に及ぶ技師 A の膜に着手しました。 それらは MIT で Jing Kong の研究グループから専門知識で借りる化学気相堆積によって総合された graphene を ITT の経歴開発の仲間の電気工学部教授使用しました。 チームはそれから穴と点を打たれたポリカーボネートの基板に graphene シートを転送するために技術を開発しました。

研究者が正常に graphene を転送したら、さまざまなサイズの分子を含んでいる流れる水 -- にそれをさらす生じる膜で実験し始めました。 彼らは graphene が全く不浸透性、分子は流れることから妨げられることを学説をたてました。 ただし、観察される研究者として別の方法で示されていて塩を加えます膜を貫流に実験します。

別のテストとして、チームは銅を分解する化学兵器 -- にそれで育った graphene が付いている銅ホイルをさらしました。 金属を保護するかわりに、 graphene はエージェントを可能にしま、根本的な銅を腐食します。 Graphene 内の気孔のサイズをテストするためには、グループはより大きい分子が付いている水をフィルタに掛けるように試みました。 より大きい分子が膜を通ってなかったので限界が気孔のサイズへあったようです。

最終的な実験として、 Karnik および O'Hern は Juan Carlos Idrobo と共同して ORNL を強力な電子顕微鏡を通して材料を見る graphene の膜の実際の穴を観察しました。 彼らは気孔が約 1 から 12 ナノメーターから - ちょうど広く十分に選択式に割り当てたある小さい分子を及んだことが分りました。

「今私達はこの性格描写から」 Karnik が言うか graphene がどのように動作し、どのような本質的な気孔があるか知っていますと。 「感覚にそれは事実上 graphene ベースの膜を実現することへです第一歩」。

Karnik はそのような膜のための近い将来アプリケーションが graphene の層が 「環境からのセンサーを保護できる興味の分子か汚染物だけを通って携帯用センサーを」含むかもしれない付け加えます。 別の使用は薬剤配達に、制御されたリリースの療法を提供する断固としたなサイズの気孔と点を打たれて graphene があるかもしれません。

「私達は異なった基板へより多くの graphene を転送することの過程において今あり、水ろ過のための実行可能な膜を作る穴を私達の専有物の作ります」と O'Hern は言います。

graphene が欠陥に耐えることグループの結果が最初のデモンストレーションであることをスコットの束、コロラド州の大学の機械工学の助教授は、言います。 グループ 「発達する膜に分子スケールで粒子を分ける革命的な膜」である潜在性があります。

「今扱われる必要がある問題 1 つがより小さい分子の間で区別できるかどうかです」はと束は言います。 「これが起これば、 Graphene の膜は結局」。約束する偽りなく驚くべき特性に沿います

作業にかかわる他の研究者はカメロンステュワート、ミハエル Boutilier、 Sreekar Bhaviripudi、 Sarit Das、 Tahar Laoui および Muataz Atieh です。 この作業は MIT および KFUPM のクリーンウォーターのための中心を通した石油そして鉱物の王によって Fahd University およびクリーンエネルギー資金を供給され、また ORNL の分け前プログラムによってサポートされました。

ソース: MIT

Last Update: 24. October 2012 05:40

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