Filtrering af molekyler fra vand eller luft med nanomembraner

Fritstående kulstofmembraner, der er en milliontedel af en millimeter tynde:Disse er et særligt forskningsfelt for professor Dr. Armin Gölzhäuser fra Bielefeld Universitet og hans forskningsgruppe. Nanomembranerne kan fungere som ultrafine filtre og som et beskyttende lag. Bielefeld-fysikerne har registreret adskillige patenter til fremstilling af sådanne molekylære folier. I deres forskning, de analyserer hvilke egenskaber nanomembranerne besidder - som grundlag for fremtidige anvendelser. I en ny film produceret af Bielefeld Universitys 'research_tv', Armin Gölzhäuser forklarer, hvad der gør membranerne til sådanne multitalenter og vurderer, hvor betydningsfulde de kan få for rensningen af ​​vand.

Hvis det bruges til at filtrere vand, kulstofnanomembranerne tillader kun vandmolekyler at passere, mens de blokerer andre molekyler. Hvis det bruges til at filtrere luft, membranerne kunne, for eksempel, fjerne kuldioxid fra køretøjets udstødningsemissioner. 'Imidlertid, vi ved stadig meget lidt om, hvad der sker, når et molekyle passerer gennem sådan en si, siger Gölzhäuser. 'Det er derfor, vi studerer, for eksempel, om det rører membranen, forbliver fast i det, eller flyver direkte gennem sine porer.'

Ud fra resultaterne af denne forskning, forskerne kan modificere produktionen af ​​nanomembranerne, så de passer til hvert specifikt formål - til enhver brug, den passende nanomembran. 'Vi kan tilpasse membranernes porøsitet til forskellige materialer og også ændre deres ledningsevne, elasticitet, massefylde, og tykkelse.'

Fremstillingsprocessen er udviklet af medlemmer af Gölzhäusers forskningsgruppe:Forskerne nedsænker et fast stof - såsom en guldoverflade - i en væske, der indeholder organiske molekyler. Molekylerne sætter sig på det faste stof i et tyndt lag, der derefter bestråles med elektroner. Dette får dem til at udløse en kontrolleret kemisk reaktion:en tværbinding - molekylerne bindes sammen og danner nanomembranen. Imidlertid, det sværeste skridt er endnu ikke kommet:de skal adskilles fra det understøttende lag. 'Det gør vi ved at introducere det, vi kalder et overføringslag, som vi kan adskille kulstofnanomembranen med, siger Gölzhäuser.

Nanomembraner er ikke kun velegnede til filtrering. Gölzhäusers forskergruppe kan også fremstille enkeltlagsmembraner som en uigennemtrængelig beskyttelsesfilm. En potentiel anvendelse er i mikroelektronik. »Dette er et felt, hvor komponenter er så små, at de næsten ikke kan belægges med maling. Imidlertid, nanomembranerne er så tynde, at de simpelthen kan lægges over dem.'