Lorsque des feuilles de nanomatériaux bidimensionnels comme le graphène sont empilées les unes sur les autres, de minuscules espaces se forment entre les feuilles qui ont une grande variété d’utilisations potentielles. Dans une recherche publiée dans la revue Nature Communications, une équipe de chercheurs de l’Université Brown a trouvé un moyen d’orienter ces lacunes, appelées nanocanaux, d’une manière qui les rend plus utiles pour filtrer l’eau et d’autres liquides contenant des contaminants à l’échelle nanométrique.



« Au cours de la dernière décennie, tout un domaine a vu le jour pour étudier ces espaces qui se forment entre les nanomatériaux 2D », a déclaré Robert Hurt, professeur à la Brown’s Faculty of Engineering et co-auteur de la recherche. « Vous pouvez faire pousser des choses là-dedans, vous pouvez stocker des choses là-dedans »

Il y a un problème, cependant, avec l’utilisation de ces nanocanaux pour la filtration, et il a à voir avec la façon dont ces canaux sont orientés. Comme un cahier fait de feuilles de papier empilées, les piles de graphène sont minces dans le sens vertical par rapport à leur longueur et largeur horizontales. Cela signifie que les canaux entre les feuilles sont également orientés horizontalement. Ce n’est pas idéal pour la filtration, automobile le liquide doit parcourir un trajet relativement lengthy pour aller d’un bout à l’autre d’un canal. Il serait préférable que les canaux soient perpendiculaires à l’orientation des feuilles. Dans ce cas, le liquide aurait seulement besoin de traverser la hauteur verticale relativement mince de l’empilement plutôt que la longueur et la largeur beaucoup moreover longues.



Mais jusqu’à présent, dit Damage, personne n’avait trouvé un bon moyen de fabriquer des nanocanaux de graphène orientés verticalement. Jusqu’à ce que Muchun Liu, un ancien chercheur postdoctoral du laboratoire de Harm, découvre une nouvelle façon de le faire.

La méthode de Liu consiste à empiler des feuilles de graphène sur un substrat élastique, qui est placé sous pressure pour l’étirer. Une fois les feuilles déposées, la stress sur le substrat est relâchée, ce qui lui permet de se contracter. Lorsque cela se produit

« Lorsque vous commencez à froisser le graphène, vous inclinez les feuilles et les canaux hors du plan », a déclaré Liu, qui est maintenant chercheur au Massachusetts Institute of Know-how. « Si vous le plissez beaucoup, les canaux finissent par être alignés presque verticalement. »

Une fois que les canaux sont presque verticaux, l’assemblage est enveloppé d’époxy, et les sommets et les fonds sont ensuite coupés, ce qui ouvre les canaux tout au long du matériau. Les chercheurs ont baptisé les assemblages VAGME (membranes de graphène alignées verticalement).

« Ce que nous obtenons est une membrane avec ces canaux courts et très étroits à travers lesquels seules de très petites molécules peuvent passer », a déclaré Harm. « Ainsi, par exemple, l’eau peut passer, mais les contaminants organiques ou certains ions métalliques seraient trop gros pour passer. Vous pouvez donc les filtrer. »

Les tests de preuve de idea ont démontré que la vapeur d’eau pouvait facilement passer à travers un VAGME, tandis que l’hexane – une molécule organique additionally grosse – était filtrée. Les chercheurs prévoient de continuer à développer la technologie, avec un œil sur les programs potentielles de filtrage industriel ou domestique.

La recherche a été financée par le programme de recherche Superfund de l’Institut countrywide des sciences de la santé environnementale (P42 ES013660).