Posted in | Graphene

Graphene Nanopores Kunde Ha Applikationer som Membran för Avancerad Filtration

Published on October 24, 2012 at 4:49 AM

Mycket har gjorts av graphenes ovanliga kvaliteter, från dess kapacitet att föra värma och elektricitet som är bättre än någon annan som är materiell till dess exempellösa styrka: Fungerat in i ett sammansatt materiellt, kan graphene driva tillbaka kulor som är bättre än Kevlar. Föregående forskning har också visat, att pristine graphene - ett mikroskopiskt täcka av kolatoms som är ordnade i en honungskaka mönstrar - är bland de mest impermeable materialen som upptäcks någonsin, danande viktideal, som en barriär filmar.

En kickupplösningsSTEM avbildar av ett stort spela golfboll i hål i graphene. Spela golfboll i hål är om 10nm i diameter. Taget på det Oak Ridge MedborgareLaboratoriumet. Image krediterar: Juan Carlos Idrobo

Men det materiellt kan inte vara så ogenomträngligt, som forskare har tanke. Genom att iscensätta förhållandevis stora membran från singel, täcker av graphene som är fullvuxen vid kemisk dunstavlagring, forskare från MIT, Oak Ridge MedborgareLaboratorium (ORNL) och har funnit någon annanstans, att de inneboende materiella björnarna hoppar av eller spela golfboll i hål i dess atom-storleksanpassade armor. I experiment grundar forskarna, att den små molekylnågot liknande saltar passerat lätt till och med ett graphenemembrans mycket små por, stunder som större molekylar var oförmögna att tränga igenom.

Resultaten, forskarenågot att säga, pekar inte till en skavank i graphene, men till möjligheten av att lova applikationer, liksom membran, som filtrerar, bevattnar mikroskopiska föroreningar från, eller som separata specifika typer av molekylar från biologiskt tar prov.

”Inget har sökt efter spela golfboll i hål i graphene för,” något att säga Rohit Karnik, förbunden professor av maskinlära på MIT. ”Finns Det kemiska metoder för en radda som kan vara van vid ändrar dessa por, så det är en plattformteknologi för ett nytt klassificerar av membran.”,

Karnik och hans kollegor, inklusive forskare från det Indiska Institutet av Teknologi och den KonungFahd Universitetar av Oljor och Mineraler, har publicerat deras resultat i den Nano föra journal över ACS.

Karnik fungerade med MIT-doktoranden Sean O'Hern för att söka efter material ”som kunde leda till inte precis ökande ändringar, men väsentligheten hoppar benämner in av membranen utför långt.”, I synnerhet lagcasten omkring för material med två nyckel- attribut, kickflux och tunability: det är, membran, som filtrerar snabbt vätskor, men också anpassas lätt för att låta bestämda molekylar till och med stunder som fångar andra. Gruppen som sättas på graphene, i del på grund av dess extremt tunt, strukturerar och dess styrka: En täcka av graphene är så thin som en singelatom, men starkt nog att låta kickvolymer av vätskor igenom, utan att strimla ifrån varandra.

Laguppsättningen ut till tekniker Amembranet som spänner över 25, kvadrerar millimetrar - ett ytbehandlaområde, som är stort vid graphenenormal, innehav om atoms för ett quadrillionkol. De använde graphene synthesized av kemisk dunstavlagring som lånar på sakkunskap från forskninggruppen av Jing Kong, den Förbundna Professorn för ITT-KarriärUtveckling av Elektriskt Iscensätta på MIT. Framkallade teknikerna för laget de därefter som överför graphenen, täcker till en polycarbonatesubstrate som prickas med, spela golfboll i hål.

När forskarna överförde lyckat graphenen, började de att experimentera med det resulterande membranet som exponerar den till att flöda, bevattnar att innehålla molekylar av varierande storleksanpassar. De theorized att, om graphene var sannerligen impermeable, molekylarna skulle blockeras från att flöda across. Emellertid experimenterar visat annars, som observerade forskare saltar att flöda till och med membranet.

Som another testa, det utsatta laget en förkoppra omkullkastar med graphene som är fullvuxen på den till ett kemiskt medel som upplöser förkopprar. I stället för skydd av belägga med metall, l5At graphene medlet igenom och att korrodera det bakomliggande förkopprar. Att testa storleksanpassa av porna inom graphene, försökte gruppen att filtrera bevattnar med större molekylar. Det verkade som om det fanns en begränsa till storleksanpassa av porna, som större molekylar var oförmögna att passera till och med membranet.

Som ett finalexperiment observerade Karnik och O'Hern att det faktiskt spela golfboll i hål i graphenemembranet som ser det materiellt till och med ettdrivit elektronmikroskop på ORNL i samarbete med Juan Carlos Idrobo. De grundar att por spännde storleksanpassar in från omkring 1 till 12 nanometers - precis vitt nog låter selektivt några lilla molekylar igenom.

”Högert nu vet vi från denna karakterisering hur graphenen uppför, och vilken sort av inneboende por den har,” Karnik något att säga. ”I någon avkänning är det första steg till praktiskt att realisera graphene-baserade membran.”,

Karnik tillfogar att enbenämna applikation för sådan membran kan inkludera en bärbar avkännare, som ett lagrar av graphene ”kunde skydda i avkännaren från miljön,” som låter till och med endast en molekyl eller föroreningen av intresserar. Ett Annat bruk kan vara i drogleverans, med graphene som prickas med por av ett beslutsamt, storleksanpassar och att leverera terapier i en kontrollerad frigörare.

”Är Vi högra nu i det processaa av överföring av mer graphene till olika substrates, och danande spela golfboll i hål av vårt eget, danande som ett livsdugligt membran för bevattnar filtration,” O'Hern något att säga.

Den Scott Gruppen, en assistentprofessor av maskinlära på Universitetar av Colorado, något att säga grupp resultat är den första demonstrationen som graphenebjörnar hoppar av. Membranet som framkallas av gruppen ”, har det potentiellt som är ett revolutionärt membran” som avskiljer partiklar på det molekylära fjäll.

”Är utfärda, som nu behöver att tilltalas, huruvida en kan diskriminera mellan mindre molekylar,” Gruppnågot att säga. ”När detta händer, graphenemembran som slutligen direkt upp till ska den riktigt anmärkningsvärda rekvisitan som de lovar.”,

Andra forskare som är involverade i arbetet, är Cameron Stewart, Michael Boutilier, Sreekar Bhaviripudi, Sarit Das, Tahar Laoui och Muataz Atieh. Detta arbete betalades av den KonungFahd Universitetar av Oljor, och Mineraler till och med Centrera för Rengöring Bevattnar och Ren Energi på MIT och KFUPM och stöttades också av ORNL-Aktieprogramet.

Källa: MIT

Last Update: 24. October 2012 05:41

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit