Графенове «решето» перетворює морську воду на прісну

Група вчених з Манчестерського університету під керівництвом Рауля Нера (Rahul R. Nair) і за участю лауреата Нобелівської премії Андрія Гейма описала методику, що дозволяє контролювати діаметр пір в мембранах з оксиду графена. У перспективі методику можна буде застосовувати для опріснення морської води.

Проблема нестачі прісної води гостро стоїть у багатьох регіонах планети, особливо в країнах третього світу. Для опріснення морської води використовуються перегінні установки і фільтри зворотного осмосу, проте обидві ці технології вимагають істотних витрат енергії.

Фільтри з мембранами, що пропускають молекули води і не пропускають іони солей, могли б вирішити цю глобальну проблему, проте відповідний матеріал для ідеальної мембрани досі не знайдено. Ключ до створення такої мембрани - в строго вивіреному розмірі пір: вони повинні бути досить великі, щоб пропускати молекули води, але занадто малі для іонів солей та інших забруднювачів.

Після отримання в 2004 році графену і пізніше - його оксидів ці нові матеріали намагаються використовувати для створення мембран із заданим діаметром пір. Однак досі дослідники стикалися з нездоланною, здавалося б, проблемою: мінімальний розмір отворів у мембранах з оксиду графена збільшується при зануренні матеріалу у воду. При контакті з водою пори розширюються до 9. В діаметрі і починають пропускати іони більшої частини поширених солей.

За даними ООН, кожна шоста людина у світі страждає від нестачі прісної води.

Дослідницька група з Манчестера, в якій працював, в тому числі, Андрій Гейм - один з тих, хто першим отримав графен - запропонувала методику, що дозволяє уникнути розширення пір на листках оксиду графена при зануренні у воду. Методика дозволяє контролювати діаметр отворів мембрани - а значить, керувати її фільтруючою здатністю. У лабораторії вдалося отримати зразки матеріалу з порами діаметром 6.4, досить малим для ефективного опріснення морської води. Результати дослідження опубліковані в журналі Nature Nanotechnlogy.

У терміну «оксид графена» немає суворого визначення: під ним розуміють частинки графена з приєднаними всередині вуглогодньої структури або по краях кисневмісними групами атомів. Виробництво таких матеріалів - багатообіцяюча галузь промисловості, що швидко розвивається. Ціни на такі матеріали зараз можна порівняти з цінами на дорогоцінні метали, але постійно знижуються; експерти пророкують зростання ринку оксиду графену на 50% на рік, число виробників постійно збільшується. Це дозволяє сподіватися на радикальне здешевлення оксиду графену в найближчому майбутньому, що дозволить використовувати цей матеріал у фільтрах для опріснення води в бідних країнах.

Крім створення мембран для опріснення морської води оксиди графену знаходять все більш широке застосування в медицині і фармакології і вже використовуються для очищення води від радіонуклідів і очищення повітря.