Ionen-Screening-Effekt eines Graphenoxid-Dünnfilms

Wuhengan, Professor an der Universität für Wissenschaft und Technologie in China, hat mit Nobelpreisträger Andelie · haimu, Professor an der Universität von Manchester in Großbritannien, zusammengearbeitet, um herauszufinden, dass Graphenoxidfilme die Eigenschaften von Präzision und schnellen Ionen aufweisen Screening. Die Ergebnisse wurden kürzlich in der Zeitschrift Science veröffentlicht.

Dem Bericht zufolge war die Graphenoberfläche ursprünglich Wasser, aber nach dem Eintauchen in das Wasser ermöglichte der Kapillarkanal im Graphenfilm ein schnelles Eindringen von Wasser. Die Forscher fanden heraus, dass der Graphenoxidfilm in der Wasserumgebung mit Wasser interagiert und einen Kapillarkanal mit einer Breite von etwa 0,9 nm bildet, wodurch Ionen oder Moleküle mit einem Durchmesser von weniger als 0,9 nm schnell passieren können, während Ionen mit einem Durchmesser von mehr als 0,9 nm vollständig sind verstopft. Dieser Screening-Effekt erfordert nicht nur eine sehr genaue Ionengröße, sondern breitet sich auch tausendfach schneller aus als die herkömmliche Konzentration.

Mit Hilfe theoretischer Analysen und molekularer Simulationen untersuchte Wuhengan den Mechanismus der schnellen Ionenfiltration im Graphen-Nanobereich. Computersimulationsstudien haben gezeigt, dass die Wechselwirkung zwischen Graphen und Ionen dazu führt, dass Ionen in nanoskaligen Kanälen aggregieren, was die schnelle Diffusion von Ionen fördert. Diese Entdeckung liefert eine vernünftige Erklärung für die experimentellen Ergebnisse, die auch als "Ionenschwammeffekt" bekannt sind.

Experten sagen, eine weitere mechanische Kompression der Kapillarkanäle in den Filmen würde das Salz effizient aus dem Wasser filtern. Dies bedeutet, dass die Herstellung eines Filters, mit dem ein Glas Meerwasser in wenigen Minuten zu Trinkwasser verdünnt werden kann, kein Science-Fiction-Szenario mehr ist.

Es wird berichtet, dass das "Science" -Magazin im gleichen Zeitraum die Studie speziell überprüfte und glaubte, dass die Entdeckung, dass Graphenoxid-Dünnfilme in vielen Trennanwendungen eine wichtige Bedeutung haben. Zum Beispiel hat es breite Anwendungsaussichten in den Bereichen Meerwasserentsalzung und -reinigung, Sensortechnologie und Energieumwandlung.

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