Sciencemag.cz
Doporučujeme
Je to paradoxní, ale více stejně velkých otvorů (pórů) v sítu nemusí znamenat, že jím proteče více kapaliny – alespoň v nanoměřítku. Takové výsledky alespoň dávají pokusy s průchodem vody přes membránu z oxidu grafenu. Vědci z University of New South Wales (Sydney), University of Duisburg-Essen, GANIL (Francie) a Toyota Technological Institute došli k závěru, že překvapivě velkou roli hrají také chemické vlastnosti membrány a povrchové napětí kapaliny.
I když je oxid grafenu silný jedinou vrstvu (poznámka: atomy kyslíku a tu a tam vodíku jsou nad rovinou, struktura není tak plochá jako grafen), u konkrétního póru záleží především na tom, zda je jeho místní chemie hydrofobní nebo hydrofilní. V prvním případě i jediná vrstva hydrofobního materiálu může způsobit, že voda neproteče. Více děr může být dokonce spojeno s růstem hydrofobity, takže může nastat i situace, kdy další propíchávání membrány průtok vody zpomalí.
V membránách z oxidu grafenu se také paradoxním způsobem projevuje povrchové napětí. Zatímco koheze molekul vody normálně vodu „táhne“ (viz třeba pohyb kapilárou proti gravitaci), zde povrchové napětí průtoku brání. „Když uzavřete vodu v nejmenších možných kapilárách o velikosti pouhých několika atomů, molekuly vody se přitahují natolik, že vytvoří těsnou síť. Bez dalšího narušení je tato síť tak silná, že nedovolí molekulám uvolnit se a projít sítem,“ uvádí hlavní autor studie Tobias Foller z UNSW. Zvýšit počet otvorů je (může být) pak opět samo o sobě k ničemu.
Výsledky mají význam např. z hlediska technologií filtrace vody; stojí jistě za to prozkoumat, co z toho platí pouze pro oxid grafenu a co v nanoměřítku obecně.
Tobias Foller et al, Mass Transport via In-Plane Nanopores in Graphene Oxide Membranes, Nano Letters (2022). DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c01615
Zdroj: University of New South Wales / Phys.org
