ایجاد حفره‌های کنترل‌شده در گرافن؛ گامی نوین در تصفیه آب و فناوری حسگری

محققان به صورت کنترل شده حفره‌هایی روی صفحه گرافن ایجاد کردند به طوری که این حفره اجازه عبور به برخی یون‌ها را داده و یون‌های دیگر را فیلتر می‌کند.

کد خبر: ۱۲۱۹۷۲۰

شنبه - ۰۶ بهمن ۱۴۰۳ / January 25, 2025

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو؛ محققان دانشگاه وورزبورگ نقصی در گرافن ایجاد کرده‌اند که به یون‌ها اجازه عبور می‌دهد، که می‌تواند به کاربرد‌های جدیدی در فیلتراسیون آب یا فناوری حسگری منجر شود.

این نقص‌ها به دانشمندان اجازه می‌دهد نفوذپذیری گرافن را برای مواد مختلف کنترل کنند، کاری که می‌تواند از منظر صنعتی بسیار مفید باشد. پروفسور فرانک وورتنر از محققان این پروژه می‌گوید: «با این روش می‌توان در شبکه کربنی گرافن نقص‌هایی ایجاد کرد که گرافن را در برابر برخی گاز‌ها نفوذپذیر می‌کند.»

نفوذپذیری به مواد دیگر، مانند یون‌هایی مانند فلوراید، کلرید یا برمید، هنوز مشاهده نشده است. این محقق دانشگاه وورزبورگ چنین توضیح می‌دهد: «با این حال، این امر برای کاربرد‌هایی مانند نمک‌زدایی از آب، تشخیص یا خالص‌سازی مخلوط‌های مواد، از اهمیت علمی اساسی برخوردار است.»

فرانک وورتنر و همکارانش یک سیستم حاوی نقص ایجاد کردند که به هالید‌های فلوراید، کلرید و برمید اجازه عبور می‌دهد، اما به یدید اجازه عبور نمی‌دهد. این ویژگی در یک لایه دوگانه پایدار متشکل از دو نانوصفحه‌گرافن که حفره دارد، به دست آمده است. نتایج این کار در مجله Nature منتشر شده است.

یون کلرید جزء اصلی نمک طعام است، که در آب دریا هم یافت می‌شود و نقش مهمی در فرآیند‌های زیستی در همه موجودات دارد. دکتر کازوتاکا شویاما، که این پروژه را به همراه فرانک وورتنر آغاز و رهبری کرد، می‌گوید: «اثبات نفوذپذیری بالا برای کلرید توسط نانوگرافن تک‌لایه و اتصال انتخابی هالید‌ها در نانوگرافن دو لایه، موجب برخی از کاربرد‌ها برای گرافن می‌شود. چنین کاربرد‌هایی شامل غشا‌های تصفیه آب، گیرنده‌های مصنوعی و کانال‌های کلرید است.»

برای ادامه این پروژه، آنها می‌خواهند پشته‌های بزرگتری از نانوگرافن بسازند و از آ‌ن‌ها برای بررسی جریان یون‌ها استفاده کنند، بنابراین فرآیندی مشابه کانال‌های یونی زیستی را شبیه‌سازی نمایند.