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「石墨烯 过滤」曼彻斯特大学石墨烯新过滤技术建立原子级毛细管

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【摘要】:
英国曼彻斯特大学国家石墨烯研究所的研究人员首次成功制造了一个原子尺寸的人造通道。新的毛细管人造通道非常像天然蛋白质通道,如水通道蛋白,小到足以阻止Na+和Cl-等最小离子的流动,但允许水自由流动。除了提高大家对原子级分子运输的基本理解,特别是在生物系统中,这些结构在脱盐和过滤技术中也是理想的。团队负责人诺奖得主安吉尔·盖姆爵士说明说:“显然,不可能使毛细管人造通道的孔径小于一个原子。大家的壮举即使

英国曼彻斯特大学国家石墨烯研究所的研究人员首次成功制造了一个原子尺寸的人造通道。新的毛细管人造通道非常像天然蛋白质通道,如水通道蛋白,小到足以阻止Na +和Cl-等最小离子的流动,但允许水自由流动。除了提高大家对原子级分子运输的基本理解,特别是在生物系统中,这些结构在脱盐和过滤技术中也是理想的。

团队负责人诺奖得主安吉尔·盖姆爵士说明说:“显然,不可能使毛细管人造通道的孔径小于一个原子。大家的壮举即使事后看来也几乎不可能,几年前更很难想象有这么小的毛细管人造通道。”

天然存在的蛋白质通道,例如水孔蛋白,允许水快速渗透它们,但由于空间(大小)排除和静电排斥等机制,会阻止大于约7 A的水合离子。研究人员一直试图制造出与天然毛细管一样的人造毛细管,但尽管在制造纳米级毛孔和纳米管方面取得了很大进展,但迄今为止所有此类结构仍然比生物通道大得多。

盖姆爵士及其同事现在已经开发了孔径仅为3.4 A的通道。这大约是最小水合离子的一半,例如K +和Cl-,其直径为6.6 A。这些通道的行为与蛋白质通道一样,因为它们小到足够以阻挡这些离子,但是又大到足够以允许水分子(直径约2.8 A)可自由流过。

重要的是,这些结构有助于开发用于海水淡化和相关技术的具有成本效益的高通量过滤器,这是该领域研究人员的圣杯。

研究人员在科学上发表了他们的研究结果,他们使用范德瓦尔斯装配技术制造了他们的结构,这种技术也被称为“原子尺度乐高”,这是由于对石墨烯的研究而发明的。

研究论文的共同编辑Radha Boya博士说明道:“大家从块状石墨中切割出厚度仅为50和200纳米的原子级扁平纳米晶体,然后将单层石墨烯条带放置在这些纳米晶体的表面上。当相似的原子级扁平晶体随后放在顶部时,这些条带用作两个晶体之间的间隔物。得到的三层组件可以看作是一对边缘位错,其间具有平坦的空隙。这个空间只能容纳一层原子水。”

来源:今日头条

https://www.toutiao.com/i6646378073824428557/

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