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利用二维材料装备了比人工孔大的海水脱盐装置,允许直径比其间隙“利升体育登录”

作者:利升体育网址 时间:2020-12-03 19:13
本文摘要:曼彻斯特大学国家石墨烯研究所(NGI)的研究人员在只有几埃(01nm)的新型薄膜上顺利制作了小尺寸的狭缝。这种尺寸排除研究不利于更好地理解例如地下通道蛋白这样规模的生物过滤器的工作机理,有助于开发与海水脱盐和技术相关的高通量过滤器。

尺寸

科学家们已经利用二维材料装备了比人工孔大的海水脱盐装置,允许直径比其间隙本身小的离子通过,超越了传统观念,为生产高通量水脱盐膜铺了道路。曼彻斯特大学国家石墨烯研究所(NGI )的研究人员在只有几埃(0.1nm )的新型薄膜上顺利制作了小尺寸的狭缝。因此,有必要研究各种离子如何通过这些微小的孔。

这些狭缝由石墨烯、六方晶氮化硼(hBN )和二硫化钼(MoS2)形成,令人吃惊的是直径小于其自身尺寸的离子允许再次渗透。这种尺寸排除研究不利于更好地理解例如地下通道蛋白这样规模的生物过滤器的工作机理,有助于开发与海水脱盐和技术相关的高通量过滤器。

对于对流体及其过滤器没有道德兴趣的科学家来说,有效地生产尺寸相似的小离子和各个水分子的毛细管是终极目标,但看起来很远的目标。研究者仍然试图模拟自然再次发生的离子输送系统,但事实证明这更不容易。

标准技术和通常用于材料生产的地下通道意外允许材料表面固有的粗糙度,其尺寸一般比小离子的水合直径至少大10倍。今年早些时候,NGI开发的石墨烯氧化物衍生膜相当引人注目,是新型过滤技术的潜力选手。利用这种新工具2D材料的研究表明了从盐水中得到洗手饮用水的现实世界的前景。

为了更好地理解离子运输背后的基本机制,曼彻斯特大学的AndreGeim爵士领袖团队创造了原子尺寸的宽松狭缝。尺寸只有几埃。这些地下通道化学惰性,平均值壁厚为埃。研究者在两张100纳米薄的石墨晶体板上生产了狭缝装置,这些石墨板是削去大的石墨晶体得到的。

然后,在将另一块板载置在第一板上之前,在石墨晶体板的各边缘配置双层石墨烯和单层MoS2的二维原子晶体的矩形片。这样可以得到垫圈厚度的间隙。Geim解释说:“就像拿着一本书,在每根边缘放两根火柴,然后再放一本书。

” “书的表面间隙,间隙的高度和火柴的厚度一样。在我们的例子中,这些书是原子平缓的石墨结晶,火柴是石墨烯或MoS2的单层。”这个组装用范德瓦尔斯力融合,狭缝的大小和地下通道蛋白的直径几乎一样,对活着的生物很重要。

狭缝可能大于尺寸,因为具有薄间隔物的狭缝不稳定,比较墙之间可能会坍塌。将离子浸渍在离子溶液中时,如果在其上产生电压,离子就不会流向狭缝,该离子流中含有电流。这个小组通过狭缝测量了离子的电导率,发现了在离子产生的电场下能够如期望的那样移动并通过狭缝。

博士后GopiKalon博士解释说:“仔细观察发现小离子像氯化钾一样移动得很快。” 第一作者AliEsfandiar博士说:“传统观点指出直径小于狭缝尺寸的离子不会渗透,但我们的结果表明这种解释非常简单。

事实上,离子看起来像硬网球而不是软台球,所以大离子可以在——处使水层变形或几乎破裂。该公开是发表在期刊Science上的新研究,指出这些新的仔细观察机制在尺寸排阻展开脱盐中发挥了重要作用,在生产高通水脱盐膜方面迈出了重要的一步。


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