Sciencemag.cz
Doporučujeme
Výzkumníkům se podařilo zvládnout nový postup výroby dvojrozměrného oxidu křemičitého. Vrstva tohoto 2D materiálu obsahuje póry, a proto jej lze použít jako síto pro molekuly a ionty. Látky tohoto typu by mohly najít rozsáhlé využití, např. při odsolování mořské vody a nebo v nových typech palivových článků. Studii provedly týmy z Bielefeld University (vedoucí týmu Petr Dementyev), Ruhr-Universität Bochum (Anjana Devi) a Yale University (Eric Altman).
Důležité je, že ve 2D SiO2 se póry vyskytují samy od sebe. Pokud chceme tímto způsobem použít grafen, je třeba vrstvu nějak „propíchat“. Není ale jednoduché vytvořit otvory definované velikosti a v definovaných vzdálenostech od sebe a materiál přitom nepoškodit. Jakmile ztratí mechanickou stabilitu, membrána se pak při filtrování pod tlakem rozpadá atd.
Přirozeně se vyskytující póry ve vrstvě oxidu křemičitého jsou tak drobné, že se dají použít i k oddělování různých plynů. Takovou funkčnost u jiných 2D materiálů lze vytvořit jen velmi obtížně.
2D oxid křemičitý je znám od roku 2010. Jeho výroba však byla dosud velmi nákladná a bylo možné ji realizovat pouze v malém měřítku. Vědci nyní přišli i s novým postupem výroby tohoto materiálu. Použili depozici atomárních vrstev k nanesení jedné vrstvy oxidu křemičitého na povrch zlata. Pomocí vysokého tlaku pak převedli vrstvu do dvojrozměrné podoby
Materiál v rámci studie její autoři podrobně charakterizovali pomocí spektroskopie a mikroskopie. Ve vakuové komoře pak zkoumali proudění plynu přes 2D membránu. Ukázalo se, že zatímco páry vody a alkoholu pronikaly vrstvou oxidu křemičitého, plyny dusík a kyslík projít nedokázaly. Selektivitu bude třeba prozkoumat podrobněji. Nejde totiž zjevně (jen) o to, že by procházely molekuly menší; některé zřejmě mají tendenci se vázat na povrch SiO2 (poznámky PH: ten by se ale mohl nasytit; takový filtr také nebude fungovat úplně spolehlivě; co mají společného molekuly, které projdou, a naopak – viz obrázek; nepůjde ani jen o polaritu, když vedle vody a alkoholu projde helium).
Daniil Naberezhnyi et al, Molecular Permeation in Freestanding Bilayer Silica, Nano Letters (2022). DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c04535
Zdroj: Ruhr-Universitaet-Bochum / Phys.org
