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Posted in | Graphene

Graphene Nanopores 能有应用作为先进的滤清的膜

Published on October 24, 2012 at 4:49 AM

比其他材料由 graphene 的例外质量做成,由其能力执行热和电好对其空前的力量: 从事到一种合成材料, graphene 更好比凯夫拉尔可能排斥项目符号。 早先研究也向显示原始 graphene - 碳原子微观页在蜂窝模式安排的 - 是在被发现的最不渗透性的材料中,做物质理想作为障碍影片。

一个大漏洞的高分辨率词根图象在 graphene 的。 这个漏洞是关于直径的 10nm。 采取在橡树岭国家实验室。 画象着作权: 胡安・卡洛斯 Idrobo

但是材料可能不是一样难贯穿的,象科学家有想法。 通过设计相对地从化学气相沉积增长的 graphene 单张的大膜,从 MIT,橡树岭国家实验室的研究员 (ORNL)和在别处发现材料负担内在缺陷,或者在其原子尺寸装甲的漏洞。 在实验,研究员发现象盐的小的分子容易地穿过了 graphene 膜的微小的毛孔,而更大的分子无法击穿。

结果,研究员说,点不对在 graphene 的一个缺点,而且对承诺应用的可能性,例如膜从水的补白微观污染物,或者分子的单独特定类型从生物范例的。

“没人寻找在 graphene 的漏洞前面”,副教授说 Rohit Karnik,机械工程在 MIT 的。 “有可以用于修改这些毛孔的很多化工方法,因此它是膜新的选件类的平台技术”。

Karnik 和他的同事,包括研究员从印第安石油和矿物的技术研究所和 Fahd University 国王,发布了他们的结果在纳诺这个的日记帐 ACS 上。

Karnik 运作与 MIT 研究生夏恩 O'Hern 寻找可能导致不仅仅递增更改的材料 “,但是根据方式膜的大量的飞跃执行”。 特别是,小组转换为与二个关键属性的材料,高涨潮和 tunability : 即迅速过滤流体的膜,但是容易地也被剪裁通过让某些分子,当捕捉其他时。 决定 graphene 组,一部分由于其非常稀薄的结构和其力量: graphene 页一样稀薄是作为一个唯一原子,但是足够严格通过让流体的大容量,无需分开切细。

这个小组开始了到跨过 25 平方毫米 - 是大根据 graphene 标准的表面的工程师 A 膜,暂挂关于百万之四次方碳原子。 他们在 MIT 使用了化学气相沉积综合的 graphene,借用在专门技术从研究小组 Jing Kong, ITT 职业发展关联电机学教授。 这个小组然后开发技术调用 graphene 页到聚碳酸酯纤维基体加点与漏洞。

一旦研究员顺利地调用了 graphene,他们开始试验发生的膜,显示它在包含变化的范围的分子流动的水。 他们推理,如果 graphene 的确是不渗透性的,分子从流将被阻拦。 然而,试验否则显示,作为研究员被观察盐溶流经膜。

作为另一个测试,这个小组显示了与对此增长的 graphene 的铜箔在溶化铜的一种化学药剂。 而不是保护这种金属, graphene 通过让作用者,腐蚀基础铜。 要测试毛孔的范围在 graphene 内的,这个组尝试过滤与更大的分子的水。 看来有限额对毛孔的范围,因为更大的分子无法穿过膜。

作为一个最终实验, Karnik 和 O'Hern 观察了在 graphene 膜的实际漏洞,查看材料通过一台大功率的电子显微镜 ORNL 与胡安・卡洛斯 Idrobo 合作。 他们发现毛孔从大约 1 到 12 毫微米在大小上范围 - 宽足够通过选择性地让一些小的分子。

“我们从此描述特性现在知道 graphene 如何正常运行,并且什么样的内在毛孔它有”, Karnik 说。 “在若干意义它是第一步对实用认识到基于 graphene 的膜”。

Karnik 补充说,对这样膜的近期申请可能包括 graphene 层 “可能保护从这个环境的传感器”,让通过仅分子或污染物的一个可移植的传感器利益。 另一使用可能在药物发运,当 graphene,加点与一个确定的范围的毛孔,提供在受控版本的疗法。

“我们现在是在调用更多 graphene 过程中到不同的基体,并且做漏洞我们自己,做水滤清的一个可行的膜”, O'Hern 说。

斯科特束,在科罗拉多大学的机械工程一位助理教授,说组的结果是第一演示 graphene 负担缺陷。 这个组发展的膜 “有潜在是分隔微粒在这个分子缩放比例的一个革命膜”。

“现在需要被论及的问题是一个是否可能歧视在更小的分子之间”,束说。 “一旦这发生, graphene 膜最终将实现他们承诺的正确地卓越的属性”。

介入这个工作其他研究员是卡梅伦斯图尔特,迈克尔 Boutilier, Sreekar Bhaviripudi, Sarit Das, Tahar Laoui 和 Muataz Atieh。 由石油和矿物的国王在 MIT 和 KFUPM 的 Fahd University 通过中心清水和清明节资助和 ORNL 共用程序也支持此工作。

来源: MIT

Last Update: 24. October 2012 05:39

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