Grafeen is een van de wonderen van de wetenschappelijke wereld, met het potentieel om opvouwbare mobiele telefoons te maken, behangdunne verlichtingspanelen en de volgende generatie vliegtuigen. De nieuwe bevinding aan de Universiteit van Manchester geeft het potentieel van grafeen een zeer verrassende dimensie - grafeen kan ook worden gebruikt voor het distilleren van alcohol.

In een rapport gepubliceerd in Wetenschap , een team onder leiding van professor Sir Andre Geim toont aan dat op grafeen gebaseerde membranen ondoordringbaar zijn voor alle gassen en vloeistoffen (vacuümdicht). Echter, het water verdampt er zo snel doorheen alsof de membranen er helemaal niet zijn.

Deze nieuw gevonden eigenschap kan nu worden toegevoegd aan de toch al lange lijst van superlatieven die grafeen beschrijven. Het is het dunste bekende materiaal in het universum en het sterkste dat ooit is gemeten. Het geleidt elektriciteit en warmte beter dan enig ander materiaal. Het is ook de stijfste en, tegelijkertijd, het is het meest ductiel. Door zijn opmerkelijke eigenschappen aan te tonen, wonnen academici van de Universiteit van Manchester in 2010 de Nobelprijs voor de natuurkunde.

Nu hebben wetenschappers van de Universiteit van Manchester membranen bestudeerd van een chemisch derivaat van grafeen, grafeenoxide genaamd. Grafeenoxide is hetzelfde grafeenvel, maar het is willekeurig bedekt met andere moleculen zoals hydroxylgroepen OH-. Grafeenoxidevellen stapelen zich op elkaar en vormen een laminaat.

De onderzoekers maakten zulke laminaten die honderden keren dunner waren dan een mensenhaar, maar sterk bleven, flexibel en waren gemakkelijk te hanteren.

Toen een metalen container werd afgesloten met een dergelijke film, zelfs de meest gevoelige apparatuur kon geen lucht of enig ander gas detecteren, inclusief helium, door te lekken.

Het kwam als een complete verrassing dat toen de onderzoekers hetzelfde probeerden met gewoon water, ze ontdekten dat het verdampt zonder de grafeenafdichting op te merken. Watermoleculen diffundeerden met zo'n grote snelheid door de grafeenoxidemembranen dat de verdampingssnelheid onafhankelijk was, of de container nu gesloten of volledig open was.

Dr. Rahul Nair, die het experimentele werk leidde, geeft de volgende uitleg:"Grafeenoxide-platen rangschikken zich zo dat er tussenin ruimte is voor precies één laag watermoleculen. Ze rangschikken zich in één molecuul dikke ijslagen die vrijwel wrijvingsloos over het grafeenoppervlak glijden.

"Als een ander atoom of molecuul dezelfde truc probeert, het vindt dat grafeencapillairen ofwel krimpen bij lage luchtvochtigheid of verstopt raken met watermoleculen."

"Heliumgas is moeilijk te stoppen. Het lekt langzaam, zelfs door een millimeter dik vensterglas, maar onze ultradunne films blokkeren het volledig. water verdampt er ongehinderd doorheen. Materialen kunnen zich niet vreemd gedragen, ", zegt professor Geim. "Je kunt je niet helpen je af te vragen wat grafeen nog meer voor ons in petto heeft".

"Deze unieke eigenschap kan worden gebruikt in situaties waar men water uit een mengsel of een container moet verwijderen, terwijl je alle andere ingrediënten bewaart", zegt dr. Irina Grigorieva die ook meedeed aan het onderzoek.

"Gewoon om te lachen, we verzegelden een fles wodka met onze membranen en ontdekten dat de gedestilleerde oplossing met de tijd sterker en sterker werd. We drinken geen van beiden wodka, maar het was erg leuk om het experiment te doen", voegt dr. Nair toe.

De Manchester-onderzoekers rapporteren dit experiment in hun Science-paper, te, maar ze zeggen dat ze het gebruik van grafeen in distilleerderijen niet overwegen, noch directe ideeën voor toepassingen bieden.

Echter, Professor Geim voegt toe:'De eigenschappen zijn zo ongewoon dat het moeilijk voor te stellen is dat ze niet kunnen worden gebruikt bij het ontwerpen van filtratie, scheidings- of barrièremembranen en voor selectieve verwijdering van water”.