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Wundermaterial Graphen

Forscher fertigen dünnstmögliche Membran aus Graphen

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Um die Präzision zu erreichen, mussten die Wissenschaftler mit zweischichtigem Graphen arbeiten. „Eine solche Membran mit nur einer Graphenschicht herzustellen, wäre mit unserer Methode nicht möglich gewesen. Denn in der Praxis ist Graphen nicht perfekt“, sagt Park. Das Material kann laut dem Wissenschaftler gewisse Unregelmäßigkeiten in der Wabenstruktur der Kohlenstoffatome aufweisen.

Hin und wieder fehlen einzelne Atome in der Struktur. Dies beeinträchtigt nicht nur die Stabilität des Materials, auch wäre es unmöglich, an einer Fehlstelle eine hochpräzise Pore zu ätzen. Die Forscher lösten dieses Problem, indem sie zwei Graphenschichten übereinanderlegten.Die Wahrscheinlichkeit, dass auf diese Weise zwei Fehlstellen genau übereinander zu liegen kommen, sei sehr gering, sagt Park.

Schnellstmögliche Filtration

Ein zentraler Vorteil der winzigen Dimension: Je dünner eine Membran ist, desto geringer ist ihr Widerstand, und desto höher ist die Energieeffizienz. „Mit solchen Membranen so dünn wie einzelne Atome können wir die Durchflussrate für eine gegebene Porengröße maximieren. Außerdem glauben wir, dass unsere Membran die denkbar schnellste Filtration ermöglicht“, sagt Celebi.

Bis solche Anwendungen im industriellen Massstab möglich sind, muss der Herstellungsprozess allerdings weiterentwickelt werden. Für die Erforschung der Grundlagen haben die Forscher mit kleinsten Membranstücken von weniger als einem Hundertstel Quadratmillimeter gearbeitet. Es wird daher künftig darum gehen, grössere Membranflächen herzustellen und damit verschiedene Filtrationstechniken zu erforschen.

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