Grafen místo destilačního přístroje

Grafen je uhlíkový nanomateriál, který je uspořádán už na úrovni jednotlivých atomů v měřítku nanometrů, tedy miliardtin metru. Připomíná velmi jemné šestiúhelníkové rovinné pletivo, v jehož uzlech se nacházejí jednotlivé atomy uhlíku. Tato struktura vznikne zpracováním uhlíkových nanotrubiček tak, že se jejich válcovité útvary rozvinou do roviny. Tloušťka takto vzniklé fólie činí jen asi jednu třetinu nanometru - kdybychom na sebe bez mezer položili 3 miliony grafenových listů, jejich celková tloušťka by činila jeden milimetr.

Voda projde, ostatní nikoliv

Novou vlastnost grafenových a jim podobných tenkých listů objevil tým profesora Sira Andrého Geima z Univerzity v Manchestru, když zkoumal jejich chování při využití jako propustných membrán. Konkrétně šlo o výzkum těsnění kovových nádob. Při sledování propustnosti membrán na bázi vrstev oxidu grafenu tým zjistil, že takto vytvořený lisovaný laminát nepropustí žádný plyn ani kapalinu - s jedinou výjimkou. A tuto kapalinu naopak propouští velmi rychle, skoro jako kdyby tam ani žádná membrána nebyla. Touto výjimkou je voda. Kromě vody tedy vrstva grafenového laminátu, která je stokrát tenčí než lidský vlas, dokáže udržet dokonalé vakuum. Neprojde jí ani helium, které je schopno projít dokonce i vrstvou skla.

Vejdou se jen molekuly vody

Oxid grafenu se od čistého grafenu liší jen tím, že se na jeho povrchu náhodně vyskytují různé molekuly a ionty, jako např. hydroxylová skupina OH- . Listy oxidu grafenu na sobě umějí spočinout tak, že je mezi nimi místo právě a pouze pro jednu vrstvu molekul vody. Zde tedy vznikne souvislá jednomolekulární vrstva vodního ledu, která se prakticky bez jakéhokoliv tření rychle sune podél listů oxidu grafenu. Pokud by se jakýkoliv jiný atom nebo jiná molekula “pokusily” o totéž, stejnou cestou se jim projít nepodaří. Prostor se buď stáhne, to ve chvíli, kdy je v něm nedostatek vody, nebo naopak ucpe, to v situaci, kdy je v něm vody nadbytek.

Destilace a separace bez ohřevu

Tuto vlastnost můžeme snadno využít tehdy, když potřebujeme z určitého objemu roztoku odstranit vodu a všechny ostatní složky v něm potřebujeme zadržet. Výzkumníci pomocí grafenové membrány například utěsnili láhev s vodkou a pak už jen sledovali, jak se v ní koncentrace alkoholu postupně zvyšuje. Vedoucí týmu sice nepředpokládá využití této technologie přímo v palírnách alkoholu, ale membrány z oxidu grafenu určitě bude možné nasadit v oblasti pokročilé filtrace, separace či dehydratace.

Zdroj: Physorg.com