Proces udviklet til ultratynde kulstofmembraner

I fremtiden, kulstof nanomembraner forventes at kunne filtrere meget fine materialer fra. Disse adskillelseslag er ultratynde, bestående af kun et lag molekyler. På lang sigt, de kunne tillade at adskille gasser fra hinanden, for eksempel, filtrering af giftstoffer fra luften. På nuværende tidspunkt grundforskningen beskæftiger sig med produktion af nanomembraner. Et forskerhold, der arbejder sammen med professor Dr. Armin Gölzhäuser fra Bielefeld Universitet, er lykkedes med at udvikle en ny vej til fremstilling af sådanne membraner. Fordelen ved denne procedure er, at den tillader en række forskellige kulstofnanomembraner, der er meget tyndere end konventionelle membraner. Det kommende nummer af det anerkendte forskningstidsskrift ACS Nano rapporter om denne forskningssucces.

For mere end ti år siden, Professor Gölzhäuser og hans daværende team skabte grundlaget for den nuværende udvikling, producerer en kulstof nanomembran fra biphenylmolekyler. I den nye undersøgelse, processen blev ændret for at tillade anvendelse af andre udgangsmaterialer. Forudsætningen er, at disse molekyler også er udstyret med flere såkaldte phenylringe. For deres nye metode, forskerne bruger udgangsmaterialet i pulverform. De opløser pulveret til ren alkohol og nedsænker et meget tyndt metallag i denne opløsning. Efter kort tid sætter de opløste molekyler sig på metallaget og danner et monolag af molekyler. Efter at være blevet udsat for elektronbestråling, monolaget bliver en tværbundet nanomembran. Efterfølgende sikrer forskerne, at metallaget desintegrerer, efterlader kun nanomembranen tilbage. 'Indtil nu, vi har produceret små prøver, der er et par centimeter i kvadrat', siger Gölzhäuser. 'Imidlertid, med denne proces er det muligt at lave nanomembraner, der er så store som kvadratmeter.'

Denne nye metode er så speciel, fordi forskerne kan producere skræddersyede nanomembraner. 'Hvert udgangsmateriale har en anden egenskab, fra tykkelse eller gennemsigtighed til elasticitet. Ved at bruge vores proces, disse egenskaber overføres til nanomembranen.' På denne måde carbon nanomembraner kan fremstilles for at imødekomme mange forskellige behov. 'Det var ikke muligt før nu', siger Gölzhäuser.

Desuden, grafen kan fremstilles af nanomembraner. Forskere verden over forventer, at grafen har teknisk revolutionerende egenskaber, da den har en ekstrem høj trækstyrke og kan lede elektricitet og varme rigtig godt. Omdannelsen fra nanomembraner til grafen er enkel for Bielefeld-forskerne:Membranerne skal opvarmes i vakuum ved en temperatur på omkring 700 grader Celsius. Gölzhäusers team arbejder på projektet med fysikere fra Ulm University, Frankfurt Universitet og Max Planck Institute for Polymer Research. Undersøgelsen er blevet finansieret af Forbundsministeriet for Uddannelse og Forskning (BMBF) og den tyske forskningsfond (DFG).