El grafeno puede simplificar la producción de agua pesada y ayudar a limpiar los desechos nucleares al filtrar diferentes isótopos de hidrógeno. La investigación de la Universidad de Manchester indica.

Escribir en ciencia, un equipo dirigido por Sir Andre Geim demostró que el uso de membranas hechas de grafeno puede actuar como un tamiz, separando protones - núcleos de hidrógeno - de núcleos más pesados ​​del isótopo de hidrógeno deuterio.

El proceso podría significar que la producción de agua pesada para plantas de energía nuclear podría ser diez veces menos intensiva en energía, más simple y económico usando grafeno.

Uno de los isótopos de hidrógeno, deuterio, es ampliamente utilizado en tecnologías analíticas y de rastreo químico y, además, como agua pesada requerida en miles de toneladas para el funcionamiento de centrales nucleares.

El isótopo más pesado, tritio es radiactivo y debe eliminarse de forma segura como subproducto de la generación de electricidad en las plantas de fisión nuclear. La tecnología nuclear del futuro se basa en la fusión de dos isótopos pesados.

Las tecnologías de separación actuales para la producción de agua pesada consumen mucha energía, y han presentado un importante problema científico e industrial. Ahora las promesas de grafeno lo hacen de manera eficiente.

Los investigadores probaron si los deuterones (núcleos de deuterio) pueden atravesar el grafeno y su material hermano, el nitruro de boro. Esperaban que los deuterones pasaran fácilmente, ya que la teoría existente no predijo ninguna diferencia en la permeación de ambos isótopos.

Los investigadores se sorprendieron al descubrir que los deuterones no solo fueron filtrados eficazmente por sus membranas de un átomo de espesor, pero fueron tamizados con una alta eficiencia de separación.

El descubrimiento hace que las monocapas de grafeno y nitruro de boro sean atractivas como membranas de separación para enriquecer mezclas de deuterio y tritio.

Es más, los investigadores demostraron que la separación es totalmente escalable. Usando grafeno depositado por vapor químico (CVD), construyeron dispositivos del tamaño de un centímetro para bombear hidrógeno de forma eficaz a partir de una mezcla de deuterio e hidrógeno.

Dr. Marcelo Lozada-Hidalgo, Investigador postdoctoral de la Universidad de Manchester y primer autor del artículo, dijo:"Esta es realmente la primera membrana que se muestra para distinguir entre partículas subatómicas, todo a temperatura ambiente.

"Ahora que demostramos que es una tecnología totalmente escalable, esperamos que encuentre rápidamente su camino hacia aplicaciones reales ".

Profesora Irina Grigorieva, quien fue coautor de la investigación, dijo:“Nos sorprendió ver que se puede usar una membrana para separar partículas subatómicas.

"Es una configuración realmente simple. Esperamos ver aplicaciones de estos filtros no solo en tecnologías analíticas y de rastreo químico, sino también para ayudar a limpiar los desechos nucleares del tritio radiactivo".