محققان دانشگاه کلورادو بولدر برای اولین بار نتایج آزمایشگاهی گزارش کرده‌اند که نشان می‌دهند که غشاءهای گرافنی نازک با ضخامت اتمی و دارای حفره‌های ریز می‌توانند مولکول‌های گاز را از طریق غربالگری انتخابگر – اندازه بطور موثری جداسازی کنند.
کاهش انتشار دی اکسید کربن با کمک غشاءهای گرافنی
محققان دانشگاه کلورادو بولدر برای اولین بار نتایج آزمایشگاهی گزارش کرده‌اند که نشان می‌دهند که غشاءهای گرافنی نازک با ضخامت اتمی و دارای حفره‌های ریز می‌توانند مولکول‌های گاز را از طریق غربالگری انتخابگر – اندازه بطور موثری جداسازی کنند.
این یافته‌ها یک مرحله مهم به سمت بکارگیری غشاءهای موثرتر برای تولید گاز طبیعی و کاهش انتشار دی اکسید کربن از دودکش‌های کارخانه‌ها هستند.
این گروه تحقیقاتی ابتدا با استفاده از اچینگ اکسیدکننده القاء شده با نور مافوق‌بنفش حفره‌های نانومقیاسی در صفحه‌های گرافنی ایجاد کرد، و سپس نفوذپذیری گازهای مختلف از این غشاءهای گرافنی متخلخل را اندازه‌گیری کرد. جهت نشان دادن توان بالقوه این غشاءها برای جداسازی مبتنی بر اندازه مولکول، با گازهای متنوعی شامل هیدروژن، دی اکسید کربن، آرگون، نیتروژن، متان و هگزافلورید سولفور که اندازه‌ای بین بیست و نه صدم و چهل و نه صدم نانومتر دارند، آزمایش‌هایی انجام شد.
اسکات بونچ، یکی از این محققان، گفت: «این غشاءهای گرافنی متخلخل نازک با ضخامت اتمی دسته‌ای از غربال‌های مولکولی ایده‌آل ارائه می‌کنند که در آنها انتقال مولکولی درون حفره‌هایی اتفاق می‌افتد که ضخامت و قطری در مقیاس اتمی دارند.»
بونچ اضافه کرد: «خواص مکانیکی این ماده شگفت‌انگیز کار گروه ما را بیشتر جذاب می‌کند. این ماده نازک‌ترین و قویترین ماده در جهان است و برای همه گازهای استاندارد نفوذناپذیر است.» این ویژگی‌ها گرافن را به یک ماده ایده‌آل برای ساخت یک غشاء جداسازی تبدیل می‌کند، زیرا بادوام است و در همان حال برای هل دادن مولکول‌ها در سرتاسر آن انرژی کمی مورد نیاز است.
قبل از اینکه این فناوری بطور کامل کاربردی شود، نیاز است بر چالش‌های تکنیکی دیگری غلبه شود. برای مثال، ساخت صفحه‌های گرافنی که برای انجام جداسازی در مقیاس صنعتی به اندازه کافی بزرگ هستند، و تولید نانوحفره‌هایی با اندازه‌هایی کاملا مشخص، موضوع‌هایی هستندکه نیاز به تحقیق بیشتر دارند. آزمایش‌های این گروه تحقیقاتی در یک مقیاس نسبتا کوچک انجام شده‌اند.
این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Nature Nanotechnology منتشر کرده‌اند.
