گزارش محققان دانشگاه کلرادو نشان می‌دهد غشاءهای نازک گرافنی با خلل و فرج نازک می‌توانند بطور مؤثرتری مولکول‌های گاز را در سرتاسر غربال‌کننده انتخابگر جداسازی کنند.
جداسازی مؤثرتر گازها با کمک غشاءهای گرافنی
محققان دانشگاه کلرادو نتایج آزمایشگاهی گزارش کرده‌اند که برای اولین بار نشان می‌دهند غشاءهای نازک گرافنی با خلل و فرج نازک می‌توانند بطور مؤثرتری مولکول‌های گاز را در سرتاسر غربال‌کننده انتخابگر جداسازی کنند. این یافته‌ها یک قدم مهم به سمت تحقق غشاءهای موثرتر از نظر انرژی برای تولید گاز طبیعی و برای کاهش انتشار دی‌اکسید کربن از دودکش کارخانه‌ها، هستند.
اسکات بونچ و جون پلیگرینو با استفاده از اِچینگ اکسیدکننده ایجادشده بوسیله نور ماوراء بنفش، خلل و فرج نانومقیاسی در صفحه‌های گرافنی ایجاد کرده و سپس قابلیت نفوذ گازهای متنوع را در عرض این غشاءهای گرافنی متخلخل اندازه‌گیری کردند. برای شرح توان بالقوه این سیستم برای جداسازی براساس اندازه مولکول‌ها، آزمایش‌هایی با گازهای متنوعی شامل هیدروژن، دی‌اکسید کربن، آرگون، نیتروژن، متان و هگزا فلورید گوگرد که اندازه‌ای بین بیست و نه صدم تا چهل و نه صدم نانومتر داشتند؛ انجام شد.
بونچ گفت: «این غشاءهای گرافنی متخلخل به نازکی یک اتم، دسته‌ی جدیدی از غربال‌های مولکولی ایده‌آل ارائه می‌کنند. در این غربال‌های مولکولی انتقال گاز در سرتاسر خلل و فرجی اتفاق می‌افتد که ضخامت و قطری در مقیاس اتمی دارند.» گرافن اولین بلور اتمی کاملاً دو بعدی است. این ماده شامل لایه منفردی از اتم‌های کربن است که در یک شبکه شش ضلعی با پیوند شیمیایی به هم متصل هستند. این ساختار اتمی بی‌نظیر به این ماده خواص الکتریکی، مکانیکی و گرمایی عالی می‌دهد.
بونچ توضیح داد: «خواص مکانیکی این ماده شگفت‌انگیز کار ما را تسهیل می‌کند. این ماده نازک‌ترین و قوی‌ترین ماده در جهان است و برای همه گازهای استاندارد نشت‌ناپذیر است.» او اضافه کرد که این ویژگی‌ها گرافن را به یک ماده ایده‌آل برای ساخت یک غشاء جداسازی، تبدیل می‌کند؛ زیرا بادوام است و در همه حال نیازی به انرژی زیادی برای عبور مولکول‌ها در سرتاسرش نیست.
قبل از اینکه این فناوری را بتوان بطور کامل عملی کرد، لازم است بر چالش‌های فنی دیگری غلبه کرد. برای مثال، ایجاد صفحه‌هایی از گرافن که برای انجام جداسازی در مقیاس صنعتی به اندازه کافی بزرگ باشند، همچنین ابداع فرآیندی برای تولید نانوحفره‌های کاملا مشخصی با اندازه‌های مورد نیاز روی این صفحه‌های گرافنی.
این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Nature Nanotechnology منتشر کرده‌اند.
