Rør i atomskala fås efter behov og efter design

Materialer, der indeholder små kapillærer og hulrum, er meget udbredt til filtrering, separation og mange andre teknologier, uden hvilken vores moderne livsstil ville være umulig. Disse materialer er normalt fundet ved held eller et uheld snarere end design. Det har været umuligt at skabe kunstige kapillærer med præcision i atomare skala.

Nu viser en Manchester -gruppe ledet af postdoktorforsker Radha Boya og nobelpristager Andre Geim, hvordan man gør det umulige muligt, som rapporteret i Natur .

Den nye teknologi er elegant, tilpasningsdygtig og påfaldende enkel. Faktisk, det er en slags antipode af det berømte materiale grafen. Når du laver grafen, folk tager ofte et stykke grafit og bruger scotch tape til at udtrække et enkelt atomplan af kulstofatomer, grafen. Den resterende grafit kasseres.

I denne nye forskning, Manchester-forskere udtog på samme måde en stribe grafen fra grafit, men kasserede grafen og fokuserede på det, der var tilbage:et ultratyndt hulrum inden i grafitkrystallen.

Sådanne hulrum i atomskala kan fremstilles af forskellige materialer for at opnå ikke kun en ønsket størrelse, men også for at vælge egenskaber af kapillarvægge. De kan være atomisk glatte eller ru, hydrofil eller hydrofob, isolerende eller ledende, elektrisk ladet eller neutralt; listen fortsætter.

Hulrummene kan laves som hulrum (til at begrænse forskellige stoffer) eller åbne tunneler (til at transportere forskellige gasser og væsker), som er af stor interesse for grundforskning og mange anvendelser. Det er kun begrænset af fantasien, hvad sådanne smalle tunneller med designeregenskaber potentielt kan gøre for os.

Egenskaber af materialer på denne virkelig atomare skala forventes at være ret forskellige fra dem, vi er bekendt med i vores makroskopiske verden. For at demonstrere, at dette er tilfældet med deres tomrum på atomare skala, Manchester-gruppen testede, hvordan vand løber gennem de ultratynde rør.

Til alles overraskelse, de fandt vand til at strømme med lidt friktion og ved høj hastighed, som om kanalerne var mange tusinde gange bredere, end de rent faktisk er.

Radha Boya kommenterede 'Dette er en helt ny type nanoskalasystemer. Sådanne kapillærer var aldrig forestillet, endda i teorien. Ingen troede, at denne grad af nøjagtighed i design kunne være mulig. Ny filtrering, afsaltning, gasseparationsteknologier er en slags indlysende retninger, men der er så mange andre at udforske'.

Sir Andre tilføjede "At gøre noget nyttigt ud af et tomt rum er bestemt sødt. At finde ud af, at dette rum tilbyder så meget af ny videnskab, er overrumplende. Selv med bagklogskab, Jeg havde ikke forventet, at ideen ville fungere så godt. Der er utallige muligheder for forskning og udvikling, som nu skal ses på. Vi er chokerede over valget. '