Sciencemag.cz
Doporučujeme
Grafen je obecně hydrofobní, s jeho vlastnostmi lze ale různě kouzlit. Např. oxid grafenu (vrstva grafenu s navázanými atomy kyslíku, karboxylovými skupinami apod.) se již ve vodě rozpouštět může bez problémů. Když už dostaneme vodu na grafen, mohou se každopádně dít dost zajímavé věci.
Viz např.: Tajemství vody – na povrchu grafenu může být i kapalina uspořádaná
Nový výzkum ukazuje, že pro molekuly vody dokáže grafen fungovat i jako něco na způsob zrcadla. Když už se molekula vody grafenu dotkne z jedné strany, vytvoří se v materiálu elektrické náboje a molekuly vody se pak namísto/vedle vodíkových můstků vážících je k jiným molekulám nakonec navážou i k uhlíkové vrstvě. Z druhé strany je pak látka již prakticky hydrofilní, takže další molekuly vody k ní přilnou bez problémů (předpokládejme, že co je nahoře a co dole bude cca jedno, gravitace bude v měřítku několika molekul oproti ostatním silám zanedbatelná). Oním zrcadlem se myslí to, že z druhé strany budou molekuly vody nasedat na grafen symetricky, kyslík proti kyslíku atd. – viz obrázek. Jak uvádějí autoři studie, lze to brát i tak, že grafen „zprostředkovává komunikaci“ (vazbu) mezi oběma protilehlými vrstvami vody, ovšem jinak, než by se obě vrstvy vázaly samy pomocí vodíkových můstků. Opět se přitom také ukazuje, že jde-li o několik molekul, i kapalina může vytvářet uspořádané struktury.
Schopnost grafenu se nabít souvisí i s tím, že je elektricky vodivý – podobné jevy tedy mohou nastávat i u jiných vodivých modifikací uhlíku, ač jsou samy o sobě opět hydrofobní. Jde-li o monomolekulární vrstvu, může ji stačit ponořit do vody z obou stran současně.
Autoři studie uvádějí, že tyto vlastnosti grafenu by se mohly uplatnit v membránách (při filtraci vody nebo v membránách palivových článků), u senzorů i v elektrodách na bázi grafenu v prostřední s vodnými elektrolyty.
Neda Ojaghlou et al. Solvent–Solvent Correlations across Graphene: The Effect of Image Charges, ACS Nano (2020). DOI: 10.1021/acsnano.9b09321
Zdroj: Virginia Commonwealth University/Phys.org a další
