Los ingenieros de Vanderbilt usaron una gota de alcohol isopropílico, un laminador de oficina y creatividad para desarrollar procesos escalables para la fabricación de membranas delgadas de un solo átomo. Sus membranas superaron a las membranas de diálisis comerciales de última generación y el enfoque es totalmente compatible con la fabricación de rollo a rollo.

Los detalles del experimento imaginativo se publicaron recientemente en la revista de la Sociedad Real de Química :"Síntesis escalable de membranas de grafeno nanoporosas atómicamente delgadas para diálisis y separaciones moleculares mediante laminación en caliente asistida por isopropanol fácil".

Las membranas de grafeno presentan potencial para avances revolucionarios en la separación de una variedad de iones y moléculas microscópicas, incluidas las sales, proteínas o nanopartículas, y son relevantes para aplicaciones industriales para desalinización de agua y separaciones de gases. Estas membranas también son útiles para productos químicos, investigación biológica y médica y purificación de sustancias utilizadas en productos farmacéuticos.

"Como ingenieros, siempre buscamos hacer que las tecnologías sean escalables y este es un paso importante para hacer que las membranas de grafeno sean escalables y prácticas para la fabricación, "dijo Piran R. Kidambi, profesor asistente de ingeniería química y biomolecular. "La fabricación de grafeno monocapa de alta calidad rollo a rollo es imperativa para avanzar en las membranas nanoporosas atómicamente delgadas (NATM) para las separaciones moleculares.

"Lo que es un desafío es el proceso de transferir el grafeno a la capa de polímero de soporte para hacer membranas funcionales, "Dijo Kidambi." Los andamios de polímeros que se utilizan comúnmente para la transferencia de grafeno suelen dejar residuos de polímeros y otros contaminantes que pueden afectar el rendimiento de las membranas de un solo átomo de espesor, y las transferencias sin armazones de polímero sufren de un bajo rendimiento que da como resultado fugas no deseadas ".

Kidambi y su equipo de laboratorio, primer autor Peifu Cheng y Nicole K. Moehring, en colaboración con científicos del Laboratorio Nacional de Oak Ridge, Juan Carlos Idrobo e Ilia N. Ivanov, muestran que un proceso de laminación en caliente que utiliza alcohol isopropílico permite una transferencia limpia de grafeno sobre soportes de policarbonato con una cobertura del 99,2% al tiempo que conserva la porosidad del soporte.

"Demostramos membranas de grafeno a escala centimétrica completamente funcionales que muestran permeancias récord (órdenes de magnitud más altas) y una mejor selectividad que comercialmente

membranas de diálisis poliméricas de última generación disponibles, ", Dijo Peifu." Este es un enfoque escalable para fabricar membranas de grafeno para aplicaciones prácticas y es totalmente compatible con los procesos de fabricación de rollo a rollo ".