Vrijstaande koolstofmembranen die een miljoenste millimeter dun zijn:dat is een bijzonder onderzoeksgebied van professor dr. Armin Gölzhäuser van de Universiteit van Bielefeld en zijn onderzoeksgroep. De nanomembranen kunnen dienen als ultrafijne filters en als beschermlaag. De natuurkundigen van Bielefeld hebben verschillende patenten geregistreerd voor het vervaardigen van dergelijke moleculaire folies. In hun onderzoek hebben ze analyseren welke eigenschappen de nanomembranen hebben - als basis voor toekomstige toepassingen. In een nieuwe film geproduceerd door 'research_tv' van de Universiteit van Bielefeld, Armin Gölzhäuser legt uit wat de membranen zo multitalenten maakt en beoordeelt hoe belangrijk ze kunnen worden voor de zuivering van water.

Indien gebruikt om water te filteren, de koolstof nanomembranen laten alleen watermoleculen door terwijl ze andere moleculen blokkeren. Indien gebruikt om lucht te filteren, de membranen kunnen bijvoorbeeld, verwijder kooldioxide uit de uitlaatgassen van voertuigen. 'Echter, we weten nog heel weinig over wat er gebeurt als een molecuul door zo'n zeef gaat, ' zegt Gölzhäuser. 'Daarom studeren we, bijvoorbeeld, of het het membraan raakt, blijft eraan hangen, of vliegt direct door zijn poriën.'

Op basis van de resultaten van dit onderzoek, de wetenschappers kunnen de productie van de nanomembranen aanpassen aan elk specifiek doel - voor elk gebruik, het juiste nanomembraan. 'We kunnen de porositeit van de membranen aanpassen aan verschillende materialen en ook hun geleidbaarheid wijzigen, elasticiteit, dichtheid, en dikte.'

Het productieproces is ontwikkeld door leden van de onderzoeksgroep van Gölzhäuser:de onderzoekers dompelen een vaste stof - zoals een gouden oppervlak - onder in een vloeistof die organische moleculen bevat. De moleculen bezinken op de vaste stof in een dunne laag die vervolgens wordt bestraald met elektronen. Dit leidt ertoe dat ze een gecontroleerde chemische reactie op gang brengen:een verknoping - de moleculen verbinden zich en vormen het nanomembraan. Echter, de moeilijkste stap moet nog komen:ze moeten worden gescheiden van de draaglaag. 'Dat doen we door een zogenaamde transferlaag aan te brengen waarmee we het koolstofnanomembraan kunnen scheiden, ' zegt Gölzhäuser.

Nanomembranen zijn niet alleen geschikt om te filteren. De onderzoeksgroep van Gölzhäuser kan ook enkellaagse membranen produceren als ondoordringbare beschermende film. Een mogelijke toepassing is in de micro-elektronica. 'Dit is een vakgebied waar componenten zo klein zijn dat ze nauwelijks met verf te beschilderen zijn. Echter, de nanomembranen zijn zo dun dat ze er gewoon overheen gelegd kunnen worden.'