Tidigare visades grafenoxidmembran vara helt ogenomträngliga för alla lösningsmedel utom vatten. Dock, en studie publicerad i Naturmaterial , visar nu att vi kan skräddarsy molekylerna som passerar genom dessa membran genom att helt enkelt göra dem ultratunna.

Forskargruppen ledd av professor Rahul Nair vid National Graphene Institute och School of Chemical Engineering and Analytical Science vid University of Manchester skräddarsydda detta membran för att tillåta alla lösningsmedel att passera igenom men utan att kompromissa med dess förmåga att sålla ut de minsta partiklarna.

I de nyutvecklade ultratunna membranen, grafenoxidark är sammansatta på ett sådant sätt att nålhål som bildas under monteringen är sammankopplade av grafennanokanaler, som ger en sikt i atomskala som tillåter det stora flödet av lösningsmedel genom membranet.

Denna nya forskning möjliggör expansion i tillämpningarna av grafenbaserade membran från avsaltning av havsvatten till nanofiltrering av organiskt lösningsmedel (OSN). Till skillnad från avsaltning av havsvatten, som skiljer salter från vatten, OSN-tekniken separerar laddade eller oladdade organiska föreningar från ett organiskt lösningsmedel.

Som ett exempel, Manchester-forskare visade att grafenoxidmembran kan designas för att helt ta bort olika organiska färgämnen så små som en nanometer lösta i metanol.

Prof. Nair sa, "Bara för skojs skull, vi filtrerade till och med whisky och konjak genom grafenoxidmembranet. Membranet lät alkoholen passera men tog bort de större molekylerna, vilket ger den bärnstensfärgade färgen. Den klara whiskyn doftar som den ursprungliga whiskyn men vi får inte dricka den i labbet, men det var ett roligt experiment på fredagskvällen!"

De nyutvecklade membranen filtrerar inte bara bort små molekyler utan de ökar filtreringseffektiviteten genom att öka lösningsmedlets flödeshastighet.

Prof. Nair tillade "Kemisk separation handlar om energi, olika kemiska separationsprocesser förbrukar ungefär hälften av industriell energianvändning. Varje ny effektiv separationsprocess kommer att minimera energiförbrukningen, som är mycket efterfrågad nu. Till 2030, världen förväntas förbruka 60 % mer energi än idag."

Dr Su, som ledde experimentet tillade "De utvecklade membranen är inte bara användbara för att filtrera alkohol, men den exakta siktstorleken och det höga flödet öppnar nya möjligheter att separera molekyler från olika organiska lösningsmedel för kemisk och läkemedelsindustri. Denna utveckling är särskilt viktig eftersom de flesta av de befintliga polymerbaserade membranen är instabila i organiska lösningsmedel medan det utvecklade grafenoxidmembranet är mycket stabilt."

Grafenoxidmembran som utvecklats vid National Graphene Institute har väckt stor uppmärksamhet för vattenfiltrering och avsaltningsapplikationer, ger en potentiell lösning på vattenbristen.

Genom att använda ultratunna membran, detta är det första entydiga experimentet som visar hur andra lösningsmedel kan filtreras bort, bevisar att det finns potential för nanofiltrering av organiskt lösningsmedel.

Grafen - världens första tvådimensionella material är känt för sina mångsidiga superlativ, det kan vara både hydrofobt och hydrofilt, starkare än stål, flexibel, böjbar och en miljon gånger tunnare än ett människohår.

Denna forskning har förändrat uppfattningen om vad grafenoxidmembran är kapabla till och hur vi kan använda dem. Genom att kunna designa dessa membran för att filtrera specifika molekyler eller lösningsmedel, det öppnar upp för nya potentiella användningsområden som tidigare inte har utforskats.