روشی نو و بهتر برای شیرین کردن آب
به گزارش سینا پرس فارس، یو هان می‌گوید: «غشاهای نمک‌زدایی آب باید به طور همزمان شار آب و دفع نمک بالایی از خود نشان دهند. نانومواد کربنی مانند نانولوله‌های کربنی و گرافن، به دلیل شیمی سطحی منحصربه‌فرد و تمایل به انباشته شدن در کانال‌هایی با قطر کمتر از یک نانومتر، با این نیازها مطابقت دارند. با این حال، چالش های تراز کانال و انباشته شدن مانع از استفاده در مقیاس بزرگ آنها در غشاها می شود.
جی شن، فوق دکترای گروه هان می‌گوید: «یکی از راه‌های رفع این محدودیت‌ها از طریق غشاهای کربنی متخلخل دوبعدی با کانال‌های حمل‌ونقل مولکولی به اندازه زیر نانومتری منظم و یکنواخت است. با این حال، این غشاها معمولاً در محلول سنتز می شوند که باعث رشد تصادفی یک ساختار سه بعدی نامنظم با ریز منافذ ضعیف می شود.
با استفاده از رسوب شیمیایی بخار، یو هان، وینسنت تونگ، اینگو پیناو و لنس لی، محقق سابق KAUST که اکنون وابسته به دانشگاه هنگ کنگ است، تکنیکی را توسعه داده اند که به کنترل رشد چارچوب های پلیمری مزدوج دو بعدی کمک می کند. به لایه های کربنی فوق نازک تبدیل می شود.
محققان، مونومر تری اتینیل بنزن را بر روی بسترهای مس تک کریستالی مسطح اتمی در حضور یک پایه آلی که به عنوان کاتالیزور عمل می کند، رسوب دادند. تری اتینیل بنزن دارای سه گروه واکنشی است که به عنوان نقاط لنگر برای مونومرهای اضافی عمل می کنند. این گروه‌ها زاویه 120 درجه را نسبت به یکدیگر نشان می‌دهند و آرایه‌های سازمان‌یافته‌ای از ساختارهای چرخه‌ای کاملاً تعریف‌شده را ایجاد می‌کنند که در کانال‌های آبگریز لوزی به اندازه زیر نانومتر قرار می‌گیرند.
این غشاء عملکرد عالی نمک‌زدایی آب را در پیکربندی‌های اسمز رو به جلو و معکوس نشان داد و از مواردی که حاوی مواد پیشرفته‌ای مانند نانولوله‌های کربنی و گرافن بودند، پیشی گرفت. همچنین برای یون های دو ظرفیتی، و همچنین مولکول های باردار و خنثی کوچک، رد شدید نشان داد.
محققان کشف کردند که مولکول های آب به جای اینکه در طول غشاء در امتداد کانال های مثلثی عمودی به عنوان زنجیره های یک بعدی حرکت کنند، یک شبکه سه بعدی در داخل غشاء تشکیل دادند. این انتقال سریع آب از طریق غشا را توضیح می دهد. هان می‌گوید: «این نتیجه غیرمنتظره نشان داد که کانال‌های عمودی به ظاهر گسسته در واقع توسط کانال‌های افقی کوتاه به هم مرتبط هستند که می‌توان آنها را به راحتی در مدل ساختاری پیش‌بینی‌شده نادیده گرفت.
این تیم اکنون در حال کار بر روی بهبود خاصیت ضد رسوب، استحکام مکانیکی و پایداری شیمیایی طولانی مدت غشا برای کاربردهای عملی آینده است. آنها همچنین در حال تنظیم دقیق خواص شارژ سطحی و اندازه کانال آن هستند. هان می گوید: «هدف نهایی ما ارائه یک پلت فرم چند منظوره همه کاره است که نیازهای برنامه های کاربردی مختلف مانند غربال یونی، سنجش تک مولکولی و رابط های عصبی را برآورده می کند.
مترجم: فتانه حق پرست
منبع: scitechdaily
