Новые мембраны из оксида графена разделяют молекулы

Новые мембраны из оксида графена разделяют молекулы

Создана тончайшая мембрана из когда-либо существовавших, которая ведет себя избирательно по отношению к проходящим через нее молекулам. Такую мембрану сконструировали из оксида графена инженеры Университета Южной Каролины. Она имеет толщину менее 2 нанометров и обладает высокой селективностью по отношению к проникновению молекул газа водорода и диоксида углерода.

О возможности фильтрации на уровне молекул, команда ученых сообщила в журнале «Science». Они установили, что через созданную ими мембрану, водород и гелий проходят относительно легко, а углекислый газ, кислород, азот, окись углерода и метан проникают гораздо медленнее.

“Молекула водорода имеет кинетический диаметр 0,289 нм, а углекислого газа – 0,33 нм. Разница в размерах очень мала, всего 0,04 нм, но этого оказывается достаточно, чтобы было значительное отличие в скорости проникновения, – сказал Мяо Ю (Miao Yu), инженер-химик инженерно-вычислительного колледжа Университета Южной Каролины, который возглавлял исследовательскую группу. – Мембрана ведет себя как сито. 

Кроме полученной селективности восхищает также успех ученых в создании столь малых конструкций. Мембрана была получена на поверхности пористого оксида алюминия. «Хлопья» оксида графена шириной порядка 500 нм и толщиной всего в один атом углерода наносились на опору для создания круглой мембраны площадью около двух квадратных сантиметров.

Мембрана представляет мозаику из перекрывающихся лоскутов оксида графена. Она похожа на поверхность стола, покрытую разбросанными игральными картами. И создать такую конструкцию, с равномерным распределением «хлопьев» диоксида графена, без отверстий и щелей, было очень трудно. Молекулы газа всегда ищут промежуток между лоскутами или дефекты в них, через которые они могут пройти.

Их достижение может помочь в борьбе с парниковым эффектом, обеспечив эффективное отделение углекислого газа от других газов, что являлось приоритетной задачей исследования. Кроме того, оно может найти применения и в технологиях получения водорода, например, в топливных элементах, или в системах очистки воды, что так же актуально на сегодняшний день.

Источник: wordscience.org

Похожие новости:
Графену с дефектами нашли применение в топливных элементах
Физики из США показали, что локальные дефекты в кристаллической структуре однослойного графена могут привести к эффективному переносу протонов через него. Это может найти применение в конструкции топливных батарей будущего. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nature Communications, ..
2015-03-20 1140 0 Технология
0
В Новосибирске придумали суперфлешку из графена
В Институте физики полупроводников имени А.В. Ржанова Сибирского отделения РАН выяснили, что флеш-память с использованием мультиграфена по быстродействию и времени хранения информации может превосходить аналоги, основанные на других материалах. Об этом сообщается на сайте «Наука в Сибири».В институте изучили применение ..
2016-08-30 10129 0 Технология
0
Физики впервые увидели экситоны в двухслойном графене
Ученые из США и Японии впервые увидели экситоны в двухслойном графене с помощью фототоковой спектроскопии. Статья опубликована в Science.Двухслойный графен впервые был описан в 2004 году наряду с «обычным», однослойным графеном группой ученых под руководством К. Гейма. Двухслойный графен состоит из двух ..
2017-11-21 1020 0 Технология
0
Химики создали оболочку для искусственной клетки
Химики совершили важный шаг в области создания искусственных форм жизни с нуля. Используя новые виды химических реакций, им удалось создать самосборные клеточные мембраны, структурные оболочки, которые могут содержать и поддерживать реакции, необходимые для жизни. Старший преподаватель химии ..
2012-01-30 1473 0 Технология
0
Ученые использовали графен для записи информации
В своей последней научной статье, опубликованной в «Scientific Reports», исследователи Ксянгпинг Ли, Квиминг Жанг, Кси Чен (Xiangping Li, Qiming Zhang, Xi Chen) и профессор Мин Гу (Min Gu) продемонстрировали возможность записи голографических данных на полимерный композит оксида графена. «Традиционно, информация записывается в виде двоичных ..
2013-10-4 1095 0 Технология
0
Помпоны из графена приспособили для аккумуляторов будущих смартфонов
Ученые из южнокорейского университета изготовили самые необычные 3D-помпоны их графена (сростки тонких лепестков на подобии помпона или шарика из гофрированной бумаги), что должно позволить использовать это вещество в батареях. Графен является одним из лучших электропроводников в мире, однако его структурное строение не позволяет ..
2015-01-22 5788 0 Технология
-2
Китайцы получили сверхлегкий материал на основе графена
Китайские химики из Пекинского технологического института разработали самый лёгкий из существующих графеновый каркас, передает «Компьютерра–Онлайн». Материал, вес которого выдерживают даже зонтики одуванчика, обладает рекордным ёмкостным сопротивлением и адсорбцией, а также является огнеупорным.Рекордсменом низкой плотности остается ..
2012-10-16 1931 0 Технология
1
Созданы неорганические протоклетки из наночастиц кварца
Исследователи из Бристольского университета (англ. University of Bristol) провели новое исследование, в котором показали как мельчайшие частицы диоксида кремния (песка) могут быть использованы в проектировании и строительстве искусственных протоклеток в лаборатории, сообщает PicsNews. Данная работа была описана ..
2013-05-13 833 0 Технология
0
Ученые создали молекулярную бумагу
Группа физиков из лаборатории Университета Калифорнии в Беркли создала первый образец "молекулярной бумаги" - двухмерной кристаллической структуры на основе полимера, способного самостоятельно собираться на молекулярном уровне. Полностью новый материал создан из пептоидов, представляющих собой инженерные полимеры, ..
2013-04-3 1230 0 Технология
0
Физики превратили в нанофильтр кусок пластика
Физики при помощи раствора уксусной кислоты и ультрафиолета превратили в нанофильтр цельный кусок полистирола с вкраплениями органического стекла, опубликовано в журнале Nature Materials. Группа ученых с руководителем Исана Сивании из Кэмбриджского университета  использовала уксусную кислоту и оргстекло крайне оригинальным ..
2011-11-29 1078 0 Технология
0
Ржавчина и солнце заменят ископаемые виды топлива
Использование солнечного света и сверхтонких пленок оксида железа или ржавчины, по словам ученых из Израильского технологического института, способно разделить молекулы воды на водород и кислород. Этот прорыв, как говорят они, может привести к менее дорогим и более эффективным способам хранения ..
2012-11-15 1652 0 Технология
0
Графеновые нити связали сверхпрочными узлами
Ученые США и Японии представили простой метод получения волокон из окиси графена: их легко скручивать в «пряжу», а по прочности они оставляют позади даже кевлар. Укрепляют волокно воздушные пузырьки внутри материала. Новый метод описан в журнале ACS Nano. Исследователи во главе с профессором ..
2014-06-27 1692 0 Технология
0
Ученые разработали новый способ охлаждения с графеном
Исследовательская группа из Калифорнийского Университета (University of California) разработала новый способ охлаждения с использованием многослойного графена для отвода тепла от нитрида галлия — полупроводниковый материал, используемый в различных устройствах, начиная от электрических автомобилей и заканчивая светофорами, сообщает «WordScience.org». Новый ..
2012-05-16 1320 0 Технология
0
Ученые создали сенсор ночного видения для линз
Контактные линзы с функцией ночного видения могли бы отлично вписаться в научно-фантастический фильм, но новые исследования показали, что существует способ, чтобы действительно придать нашим глазам возможность видеть в темноте. Группа ученых Electrical Engineers из Университета штата Мичиган создали ..
2014-04-07 1476 0 Технология
0
Графен сочли пригодным материалом для нейропротезов
Графен оказался нейтральным материалом для нейронов. К такому выводу пришла междисциплинарная группа ученых из Кембриджского центра графена и итальянского Университета Триеста показала. Вещество не повреждает клетки и не влияет на их электрофизиологическую активность, что делает его перспективным материалом для разработки нейропротезов. Статья ..
2016-01-30 1163 0 Технология
0