Μια σταγόνα νερού μπορεί να εισχωρήσει στη μεμβράνη ενός νανοσωλήνα με ηλεκτρική τάση. Εικόνα: Πολυτεχνείο Rensselaer
Ανάγνωση Αμερικανοί επιστήμονες έχουν βρει έναν τρόπο να φτιάξουν ένα αποδοτικό φίλτρο νερού από το στεγανό τοίχωμα μικροσκοπικών σωλήνων άνθρακα: δημιουργούν μια αδύναμη ηλεκτρική τάση μεταξύ του νερού και του τοιχώματος του σωλήνα, σχηματίζοντας ένα θετικό φορτίο στον τοίχο και ένα αρνητικό φορτίο στο νερό. Χάρη σε αυτό το τέχνασμα, το υδατοαπωθητικό στρώμα άνθρακα του νανοσωλήνα γίνεται μια διαπερατή από νερό μεμβράνη με ενσωματωμένο σύστημα καθοδήγησης, επειδή η ταχύτητα ροής και η κατεύθυνση ροής του νερού μπορούν να ελεγχθούν ειδικά με μεταβολές στην τάση. Στο μέλλον, αυτή η ανακάλυψη θα μπορούσε να βοηθήσει στην αφαλάτωση του νερού ή στην απαλλαγή από βιολογικούς ρύπους. Οι νανοσωλήνες έχουν διάμετρο μόνο λίγων εκατομμυρίων των χιλιοστών και, όπως και οι συγγενείς τους, οι ποδοσφαιρικοί σβώλοι, αποτελούνται από ένα στρώμα άνθρακα στο οποίο τα άτομα συνδέονται με ένα κηρήθραμο τρόπο. Αυτό κάνει τους μικροσκοπικούς σωλήνες υδρόφοβους, που σημαίνει ότι απωθούν τις σταγόνες νερού σαν λιπαρές επιφάνειες. Ωστόσο, αυτό μπορεί να αλλάξει με την εφαρμογή τάσης μόλις 1, 7 βολτ, ο Nikhil Koratkar του Πολυτεχνείου Rensselaer και η ομάδα του έχουν δείξει τώρα: Η τάση εξασφαλίζει ότι τα άτομα οξυγόνου που προέρχονται από το νερό συνδυάζονται με τον άνθρακα του τοιχώματος του σωλήνα. Αυτό αλλάζει τις επιφανειακές ιδιότητες του τοίχου και επιτρέπει στο νερό να διέρχεται χωρίς εμπόδια.

Οι επιλογές ελέγχου αυτής της μεθόδου είναι πολύ διαφορετικές, αναφέρουν οι επιστήμονες. Για παράδειγμα, ο ρυθμός ροής επιταχύνεται εκθετικά όταν η ένταση αυξάνεται ελαφρά μόνο. Αντίστροφα, αν οι χρεώσεις αντιστραφούν, ο σωλήνας άνθρακα απορροφά το νερό ακόμη περισσότερο από ό, τι κάνει χωρίς αυτό. Αυτό επίσης καθιστά δυνατή την ενεργοποίηση και απενεργοποίηση της ροής του νερού: το νερό μετακινείται στον τοίχο αμέσως μόλις εφαρμοστεί θετική φόρτιση και σταματάει αμέσως όταν είναι αρνητικά φορτισμένο. Η μέθοδος είναι ακόμη τόσο ακριβής ώστε δύο γειτονικοί σωλήνες να μπορούν να ελέγχονται διαφορετικά, επιτρέποντας σε ένα νερό να περάσει εύκολα, αφήνοντας το άλλο εντελώς στεγανό.

Η ανακάλυψη του Koratkar και των συναδέλφων του είναι ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα επειδή, λόγω της δομής τους, τα τοιχώματα των νανοσωληνίσκων είναι εξαιρετικά κατάλληλα ως μικροφίλτρα, με τα οποία θα μπορούσαν να παγιδευτούν ακόμη και οι μικρότερες ακαθαρσίες. Οι ερευνητές σχεδιάζουν τώρα να σχεδιάσουν νανοσωλήνες που μπορούν να φιλτράρουν ειδικά μόρια DNA, πρωτεΐνες ή οργανικούς ρύπους από το νερό.

Nikhil Koratkar (Rensselaer Polytechnic Institute, Troy) και συνεργάτες: Nano Letters, online προ-αποδέσμευση, DOI: 10.1021 / nl062853g ddp / science.de; Ilka Lehnen-Beyel διαφήμιση

© science.de

Συνιστάται Επιλογή Συντάκτη