ابداع روشی جدید در MIT برای ساخت فیلترهای نانو از گرافن

ابداع روشی جدید در MIT برای ساخت فیلترهای نانو از گرافن

محققان راهی برای ساخت فیلترهای نانو از گرافن ابداع کرده اند که می تواند منجر به ساخت فیلتر شیرین کننده ی آب شود. گروهی از محققان موسسه تکنولوژی ماساچوست موفق به ایجاد سوراخ های کوچک با ابعاد نانو در تک لایه ی گرافن که یکی از قوی ترین مواد شناخته شده تا کنون است گردیده اند.

ایده ی استفاده از گرافن دارای سوراخ های بسیار کوچک در مقیاس نانو به عنوان یک فیلتر نمک زدایی آب قبلا توسط گروهی دیگر از محققان MIT مطرح شده بود. تحقیقات جدید که به سرپرستی یک دانشجوی کارشناسی ارشد به نام شان اوهرن (Sean O’Hern) و استادیار مهندسی مکانیک روهیت کارنیک (Rohit Karnik) انجام شده است، اولین گام برای ساخت یک فیلتر گرافنی است.

ساخت این سوراخ های کوچک در گرافن طی فرآیندی دومرحله ای رخ می دهد. ابتدا سطح گرافن توسط یون های گالیم بمباران می شود که منجبر به ایجاد اختلال در پیوند اتم های کربن می شود. سپس گرافن با یک محلول اکسید کننده که به شدت با پیوندهای مختل شده واکنش نشان می دهد تماس پیدا می کند و این موجب ایجاد یک سوراخ در نقطه ی برخورد یون های گالیم بر روی سطح گرافن می شود. با تنظیم مدت زمانی که گرافن در محلول اکسید کننده باقی می ماند محققان دانشگاه MIT می توانند اندازه ی میانگین سوراخ های ایجاد شده را کنترل کنند.

ابداع روشی جدید در MIT برای ساخت فیلترهای نانو از گرافن2

محدودیت بزرگی که در سایر فیلترهای نانو برای تصفیه ی آب شور دریا و تبدیل آن به آب شیرین وجود دارد جریان بسیار ضعیف آب از میان آن هاست. چرا که در این روش با عبور جریان آب از میان فیلتر، نمک از آب دریا جدا می شود و این فیلتر ها به خاطر استحکام مکانیکی کم قادر به تحمل جریان و فشار بیشتر نیستند.

برای یک فرآیند نمک زدایی کارآمد، یک فیلتر نانو باید قادر به دفع مقدار قابل توجهی نمک در جریان آب زیاد باشد. یکی از روش های انجام این کار کاهش ضخامت فیلتر است، اما برای این کار فیلترهای معمول که از مواد پلیمری ساخته می شوند استحکام کمی در مقابل فشار آب دارند و یا برای دفع نمک ناکارآمد عمل می کنند. با استفاده از فیلترهای گرافن، به سادگی می توان اندازه ی سوراخ های فیلتر را کنترل کرد به صورتی که بزرگتر از مولکول های آب و کوچک تر مواد حل شده ی دیگر در آن مانند ناخالصی ها، نمک و یا مولکولهای بیوشیمیایی باشند.

نفوذپذیری فیلترهای ساخته شده از گرافن، بنا به شبیه سازی های کامپیوتری، می تواند 50 برابر بیشتر از فیلترهای معمولی باشد. این شبیه سازی ها قبلا توسط گروه دیگری به سرپرستی دانشجوی کارشناسی ارشد دیوید تانوگی (David Tanugi) در دپارتمان علم مواد و مهندسی دانشگاه MIT صورت گرفته اند که می توانید مقاله ی منتشر شده ی حاصل از کار آن ها در سال 2012 را در ژورنال Nano Letters مشاهده کنید.

همچنین تحقیقات انجام شده توسط تیم اوهرن و کارنیک به تازگی در ژورنال Nano Letters منتشر شده است که می توانید آن را در سایت ژورنال مشاهده کنید.

منبع: موسسه تکنولوژی ماساچوست (MIT)

    نقد و بررسی:

    این مطلب را چگونه ارزیابی می کنید؟

    خیلی ضعیفضعیفمتوسطخوبعالی

    تعداد رأی: 7

    میانگین امتیاز: 4.86 (از 5)


    Loading ... ثبت امتیاز ...
    با دیگران به اشتراک بگذارید: