Grafén, a csodaszűrő

A kutatók az egyetlen atomnyi vastagságú szűrőt egy vodkás palack tetejére helyezve meglepve tapasztalták, hogy a víz eltűnik – minden más megmarad.

De mi is ez a csodálatos anyag? A grafén, szén-atomok méhsejt-alakba rendeződött, egyetlen atomnyi vastagságú kétdimenziós rétege, s mint ilyen, igen különleges tulajdonságokkal bír. Rendkívüli vékonyságának köszönhetően szinte teljesen átlátszó, emellett remek mechanikai tulajdonságai vannak, továbbá különösen jó áram- és hővezető, így a közeljövőben elektronikai alkalmazások egy teljesen új csoportja épülhet rá. A grafénnel kapcsolatos úttörő jellegű kutatásáért Andre Geim és Konstantin Novoselov megkapta a 2010-es fizikai Nobel-díjat.

A nemzetközi csoport – melynek Geim is tagja – most grafén-oxidból készített rendkívül vékony membránt, majd tesztelte annak áteresztő képességét. Az emberi hajszálnál százszor vékonyabb hártyák a grafén kiváló mechanikai tulajdonságai miatt rugalmasak és jól kezelhetőek maradtak. Kimutatták, hogy a szűrőn számos gáz és folyadék képtelen áthatolni, míg a víz szinte akadály nélkül jut át rajta. Így a grafén egy újabb különös tulajdonságára derült fény, a számtalan további furcsaság mellett.

A kísérlet során a kutatók egy fém tartályt fedtek le a különös hártyával, melyet különböző gázokkal és folyadékokkal töltöttek meg. A grafén-oxid réteg olyan jól lezárta a tartályt, hogy nem csupán a levegő, de még a rendkívül illékony hélium-gáz sem távozhatott onnan. Ezzel szemben amikor a tartályt vízzel töltötték fel, meglepve tapasztalták, hogy a víz párolgása ugyanolyan gyorsasággal megy végbe amikor a palack le van zárva, mint amikor nincs.

A Manchesteri Egyetemen folyó kutatás vezetője, Rahul Nair elmondta, a jelenséget az okozza, hogy a grafén-oxid rétegek közé pontosan egy réteg vízmolekula fér be. Emiatt amikor másféle molekula próbál meg áthatolni a hártyán, a rétegek közé tapadt vízmolekulák miatt nem tud, ha viszont a vízmolekulák számát próbáljuk meg minimalizálni, azaz csökkentjük a páratartalmat, akkor a rétegek közötti távolság csökken le úgy, hogy a hártyán már semmi sem lesz képes áthatolni.

Nair hozzátette: “Pusztán a vicc kedvéért lefedtünk egy teli vodkás-üveget is grafén-oxid réteggel, minek következtében az ital, az idő előrehaladtával egyre erősebb és erősebb lett. Bár, egyikünk sem iszik vodkát, a kísérlet, ennek ellenére igen szórakoztató volt.”

A kutatók, egyelőre nem publikáltak a hártyát felhasználó alkalmazási lehetőségeket, de Geim professzor szerint könnyű elképzelni, hogy e tulajdonságoknak köszönhetően hamarosan újabb és újabb eszközöket szerelnek fel a különleges szűrési képességekkel bíró hártyával.

Forrás: bbcnews