Materialen met kleine haarvaten en holtes worden veel gebruikt bij filtratie, scheiding en vele andere technologieën, zonder welke onze moderne levensstijl onmogelijk zou zijn. Die materialen worden meestal gevonden door geluk of een ongeluk in plaats van door ontwerp. Het was onmogelijk om kunstmatige haarvaten te maken met precisie op atomaire schaal.

Nu laat een Manchester-groep onder leiding van postdoctoraal onderzoeker Radha Boya en Nobelprijswinnaar Andre Geim zien hoe je het onmogelijke mogelijk kunt maken, zoals gerapporteerd in Natuur .

De nieuwe technologie is elegant, aanpasbaar en opvallend eenvoudig. In feite, het is een soort antipode van het beroemde materiaal grafeen. Bij het maken van grafeen, mensen nemen vaak een stuk grafiet en gebruiken plakband om een ​​enkel atomair vlak van koolstofatomen te extraheren, grafeen. Het resterende grafiet wordt weggegooid.

In dit nieuwe onderzoek Manchester-wetenschappers haalden op dezelfde manier een strook grafeen uit grafiet, maar gooide het grafeen weg en concentreerde zich op wat er nog over was:een ultradunne holte in het grafietkristal.

Dergelijke holtes op atomaire schaal kunnen van verschillende materialen worden gemaakt om niet alleen een gewenste afmeting te bereiken, maar ook om eigenschappen van capillaire wanden te kiezen. Ze kunnen atomair glad of ruw zijn, hydrofiel of hydrofoob, isolerend of geleidend, elektrisch geladen of neutraal; de lijst gaat verder.

De holtes kunnen worden gemaakt als holtes (om verschillende stoffen op te sluiten) of open tunnels (om verschillende gassen en vloeistoffen te transporteren), dat van groot belang is voor fundamenteel onderzoek en vele toepassingen. Het wordt alleen beperkt door de verbeelding wat zulke smalle tunnels met designeigenschappen voor ons kunnen doen.

De eigenschappen van materialen op deze werkelijk atomaire schaal zullen naar verwachting heel anders zijn dan die waarmee we vertrouwd zijn in onze macroscopische wereld. Om aan te tonen dat dit het geval is voor hun holtes op atomaire schaal, de Manchester-groep testte hoe water door die ultrasmalle leidingen stroomt.

Tot ieders verbazing, ze ontdekten dat water met weinig wrijving en met hoge snelheid stroomde, alsof de kanalen vele duizenden malen breder zijn dan ze in werkelijkheid zijn.

Radha Boya merkte op:'Dit is een geheel nieuw type systemen op nanoschaal. Zulke haarvaten waren nooit gedacht, zelfs in theorie. Niemand had gedacht dat deze mate van nauwkeurigheid in het ontwerp mogelijk zou zijn. Nieuwe filtratie, ontzilting, gasscheidingstechnologieën zijn een soort voor de hand liggende richtingen, maar er zijn zoveel andere om te onderzoeken'.

Sir Andre voegde toe:'Van een lege ruimte iets nuttigs maken is zeker schattig. De ontdekking dat deze ruimte zoveel nieuwe wetenschap biedt, is verbijsterend. Zelfs achteraf gezien Ik had niet verwacht dat het idee zo goed zou werken. Er zijn talloze mogelijkheden voor onderzoek en ontwikkeling, waar nu naar gekeken moet worden. We staan ​​versteld van de keuze.'