Az alkohollal is csodát tesz a grafén

A csodaanyagként aposztrofált grafén egy újabb alkalmazási területére bukkant egy nemzetközi csapat, az alkohol lepárlásra, persze ennél hasznosabb megoldásokat is előre vetít a felfedezés.

A Science magazinban megjelent tanulmányukban a kutatók a grafén egy kémiai származékából, a grafén-oxidból készült membrán tulajdonságait részletezik, ami meggátolja különböző gázok és folyadékok átjutását, míg a vízét nem, tovább gyarapítva a grafén és származékai lenyűgöző és szokatlan tulajdonságainak listáját.

A grafén a szén egy formája, egész pontosan a szénatomok egy kétdimenziós méhsejt elrendezésbe összezsúfolt rétege. Vékonysága miatt gyakorlatilag átlátszó, elektromos vezetési képességei ugyanakkor túlszárnyalják a rézét és hővezetésben is felül múlja az összes ismert anyagot. Szokatlan elektromos, mechanikus és kémiai tulajdonságai miatt számos ígéretes alkalmazása lehet, felfedezéséért Andrei Geim és Konstantin Novoselov, a Manchester Egyetem tudósai 2010-ben elnyerték a Nobel-díjat.

Geim és kutatótársai kifejlesztettek egy grafén-oxid lapokból álló laminátumot. Az így kapott membrán több százszor vékonyabb egy hajszálnál, mégis erős és rugalmas, kezelése pedig egyszerű. Ha egy fém tárolót leszigetelünk egy ilyen membránnal, akkor még a legérzékenyebb műszerek sem észlelték a bezárt levegő, vagy bármilyen egyéb gáz - legyen az akár a hélium - szivárgását.

Amikor azonban a kutatók ugyanezt vízzel is kipróbálták, az vették észre, hogy az a grafén szigetelés ellenére elpárolgott. Legnagyobb meglepetésükre a vízmolekulák olyan gyorsan áramlottak át a grafén-oxid membránon, mintha a tárolót le sem szigetelték volna. "A grafén-oxid lapok úgy helyezkednek el, hogy közöttük pontosan egy rétegnyi vízmolekulának van hely. A vízmolekulák egy molekula vastagságú jéglapokká rendezik önmagukat, amik gyakorlatilag súrlódás nélkül csúsznak a grafén felületen” - magyarázta a csapatot vezető dr. Rahul Nair, a Manchester Egyetem tudósa, hozzátéve, hogy más molekula nem lenne képes ugyanerre a trükkre.

"A hélium gázt nagyon nehéz megállítani, ha lassan is, de szinte bárhonnan elszivárog, a mi ultravékony membránjaink azonban teljesen meggátolják a szivárgását. Ugyanakkor a víz akadálytalanul elpárolog. Ennél különösebben aligha viselkedhet egy anyag" - mondta Gaim professzor.

Dr. Nair és a membrán

A kutatók csak a móka kedvéért egy üveg vodkát is leszigeteltek a különleges hártyával és azt vették észre, hogy a finomított oldat egyre erősebbé és erősebbé válik. "Egyikünk sem iszik vodkát, de a kísérlet jó mulatság volt" - mondta Nair, aki szerint mindezek ellenére a megoldás nem fog teret hódítani a lepárló üzemekben. „A tulajdonságok annyira szokatlanok, hogy egészen biztosan hasznát veszik a membránszűrési technológiákban, vagy a víz szelektív eltávolításában” - összegzett Gaim.