(Phys.org) —Los profesores y estudiantes de ingeniería de la Universidad de Colorado Boulder han producido los primeros resultados experimentales que muestran que las membranas de grafeno atómicamente delgadas con poros diminutos pueden separar de forma eficaz y eficiente las moléculas de gas mediante un tamizado selectivo por tamaño.

Los hallazgos son un paso significativo hacia la realización de membranas más eficientes desde el punto de vista energético para la producción de gas natural y para reducir las emisiones de dióxido de carbono de los tubos de escape de las centrales eléctricas.

Los profesores de ingeniería mecánica Scott Bunch y John Pellegrino fueron coautores de un artículo en Nanotecnología de la naturaleza con los estudiantes graduados Steven Koenig y Luda Wang detallando los experimentos. El artículo se publicó el 7 de octubre en la edición en línea de la revista.

El equipo de investigación introdujo poros a nanoescala en láminas de grafeno mediante grabado oxidativo inducido por luz ultravioleta, "y luego midió la permeabilidad de varios gases a través de las membranas porosas de grafeno. Se realizaron experimentos con una variedad de gases, incluido el hidrógeno, dióxido de carbono, argón, nitrógeno, hexafluoruro de metano y azufre, que varían en tamaño de 0,29 a 0,49 nanómetros, para demostrar el potencial de separación basado en el tamaño molecular. Un nanómetro es una mil millonésima parte de un metro.

"Estos atómicamente delgados, Las membranas porosas de grafeno representan una nueva clase de tamices moleculares ideales, donde el transporte de gas ocurre a través de poros que tienen un espesor y un diámetro en la escala atómica, "dijo Bunch.

Grafeno una sola capa de grafito, representa el primer cristal atómico verdaderamente bidimensional. Consiste en una sola capa de átomos de carbono unidos químicamente en una red hexagonal de "alambre de gallinero", una estructura atómica única que le confiere una notable capacidad eléctrica, propiedades mecánicas y térmicas.

"Las propiedades mecánicas de este maravilloso material fascinan más a nuestro grupo, ", Dijo Bunch." Es el material más delgado y resistente del mundo, además de ser impermeable a todos los gases estándar ".

Esas características hacen del grafeno un material ideal para crear una membrana de separación porque es duradero y, sin embargo, no requiere mucha energía para empujar las moléculas a través de él. él dijo.

Será necesario superar otros desafíos técnicos antes de que la tecnología se pueda realizar por completo. Por ejemplo, crear láminas de grafeno suficientemente grandes para realizar separaciones a escala industrial, y el desarrollo de un proceso para producir nanoporos definidos con precisión de los tamaños requeridos son áreas que necesitan un mayor desarrollo. Los experimentos de CU-Boulder se realizaron a una escala relativamente pequeña.

La importancia del grafeno en el mundo científico quedó ilustrada por el Premio Nobel de Física 2010 que honró a dos científicos de la Universidad de Manchester en Inglaterra. Andre K. Geim y Konstantin Novoselov, para producir, aislar identificar y caracterizar el grafeno. Los científicos ven un gran potencial para el grafeno a medida que avanza la investigación, desde hacer nuevas y mejores pantallas de visualización y circuitos eléctricos hasta producir pequeños dispositivos biomédicos.