将纳米多孔石墨烯用于智能过滤器和传感器

news-2dmaterials-8

这是什么意思?改变石墨烯孔的能力可以完全改变材料的性能。通过操纵它们,石墨烯膜变得可渗透,这将来可能会打开使用该材料作为过滤器的大门。与石墨烯的其他特性(例如强度)紧密结合,将具有极高的能源效率和弹性。对于从温室气体到生物分子的许多事物,它将是一种有效的过滤器。

此外,在对孔进行工程设计时,孔之间的空间减少到只有几个原子,从而将石墨烯从半金属转变为半导体。这将使其可以用于电子应用,并有可能替代体积更大,更坚固的硅组件。但是,要生产这种材料,制造方法必须变得更加精确-操作一个原子厚的材料非常困难。在这项研究中,研究小组使用“自下而上”的方法,利用二维聚合分子自组装理论,创建了具有纳米孔的石墨烯。

它是如何工作的?
使用本研究中发现的方法,需要一个前体分子作为初始起点。在某些刺激下表现为预期的行为。这些前体是由CiQUS的合成化学专家生产和设计的。然后将它们带到ICN2进行“自下而上”组装,以创建纳米多孔石墨烯。

“自下而上”的方法涉及在金表面放置高温时进行的几轮加热。这催化了使分子聚合并形成“纳米核”的反应。然后,纳米带横向结合,形成具有均匀间隔和大小的孔的二维“纳米”结构。

应用
所生产的石墨烯是一种具有类似于硅的电性能的新版本,它也可以用作高选择性分子筛。结合这两个特征将允许开发过滤器和传感器设备,该设备将使用电场对分子通过纳米孔进行分类和阻止或监视。

这些电读数将提供其他信息,描述什么浓度的分子通过孔以及何时通过。这也可能有助于开发更有效的DNA测序。

纳米多孔石墨烯膜的一些应用范围从污染监测/缓解到水脱盐。在生物医学中也可能有应用,这些膜可以帮助支撑衰竭的器官。

Share on email
Email
Share on print
Print