Veelgi huvitavam grafeen

Imematerjal grafeen paljastas veel ühe oma hämmastavatest omadustest – Manchesteri Ülikooli teadlased avastasid, et grafeen on ülimalt vett läbilaskev. See leid annab grafeeni potentsiaalile üllatava lisa: seda saab kasutada ka alkolohi destilleerimisel.

Teadusajakirjas Science ilmunud artiklis kirjeldab professor Sir Andre Geimi juhitud töörühm, kuidas grafeenipõhised membraanid on kõigile gaasidele ja vedelikele läbistamatud. Vesi aurustub aga läbi membraani nii kiiresti, justkui seda polekski seal, kirjutab Sciencedaily.com.

See äsjaleitud omadus lisandub juba niigi pikka grafeeni huvitavate omaduste nimekirja. See on hetketeadmiste kohaselt universumi kõige õhem materjal ning samas ka kõige tugevam, see juhib elektrit ja soojust paremini kui ükski teine materjal ning lisaks on see ka ülimalt jäik, kuid seejuures ka kõige plastilisem.

Oma uurimuses kasutasid teadlased graafeenoksiidi membraane. Grafeenoksiid on lihtsalt grafeenleht, mis on suvalisel viisil molekulidega, näiteks hüdroksüülrühmadega, kaetud. Grafeenoksiidi lehekesed kihistuvad üksteise peale ning moodustavad laminaarse struktuuri. Antud uurimuses valmistati struktuurid, mis olid sadu kordi õhemad kui inimese juuksekarv, kuid seejuures siiski tugevad, paindlikud ja kergesti käsitletavad.

Kui metallanum sellise kilega kaeti, siis ei tabanud ka kõige tundlikumad seadmed anumast lekkinud õhku ega ühtki teist gaasi (seehulgas heeliumi). Teadlastele tuli aga täieliku üllatusena see, et kui sama asja prooviti veega, siis aurustus see justkui ilma grafeenkilet tähele panemata. Veemolekulid hajusid läbi grafeenoksiidist membraanide nii kiiresti, et aurustumiskiirus oli sama mis täiesti avatud anuma korral.

,,Grafeenoksiidi kihid korrastuvad sellisel viisil, et nende vahele jääb ruumi täpselt ühe kihi veemolekulide jaoks. Need korrastuvad end ühe molekuli paksuste jääkihtidena, mis libisevad grafeeni pinnal peaaegu hõõrdumiseta,” kirjeldas dr Rahul Nair, eksperimentaaltöö üks peamisi läbiviijaid.

,,Kui mõni teine aatom või molekul sama trikki üritab, siis selgub, et grafeeni kapillaarid kas kahanevad madala niiskuse tõttu või ummistuvad veemolekulidega,” ütles ta.

,,Heeliumi gaasi on raske peatada. See lekib aeglaselt ka läbi millimeetri paksuse klaasakna, kuid meie üliõhukesed kiled paistavad seda täielikult blokeerivat. Samas aurustub vesi aga läbi selle ilma tõketeta. Enam imelikumat käitumist pole võimalik ette kujutada,” kommenteeris professor Geim. ,,Raske on mõelda, mida veel võib grafeen meile endast paljastada.”

,,Seda unikaalset omadust saaks kasutada ära olukordades, kus on vaja segust või anumast vett eraldada, kuid samas kõik teised koostisosad alles hoida,” sõnas dr Irina Grigorieva, üks uurimuses osalenud teadlasi. ,,Lihtsalt huvi pärast katsime me oma membraaniga ühe viinapudeli, ning leidsime, et destilleeritud lahus muutus ajas üha kangemaks. Keegi meist ei joo viina, kuid eksperimendi läbiviimine oli väga lõbus,” lisas ta.

,,Grafeeni omadused on nii ebatavalised, et raske on kujutada ette, et neid ei saaks kasutada filtrites, barjäärimembraanide eraldamisel ning valikulisel vee eemaldamisel,” võttis professor Geim asja kokku.

Allikas

Teadusartikkel: “Unimpeded Permeation of Water Through Helium-Leak-Tight Graphene-Based Membranes“