グラフェンナノチャネルの浄水フィルターを開発

ad
ad
ad
ad

(Researchers develop new graphene nanochannel water filters)

2021/1/21 アメリカ合衆国・ブラウン大学

 

・ ブラウン大学が、グラフェンのナノチャネルによる分子ふるいを可能にする、垂直方向グラフェンメンブレン(VAGMEs: vertically aligned graphene membranes)を開発。
・ 重ねたグラフェンシートの間に形成される微細なギャップであるナノチャネルの配向を変えることで、水やナノスケール汚染物質をフィルタリングする有用な機能を実現した。
・ グラフェンのような 2D ナノ材料間に形成されるナノチャネルは、この 10 年間の研究対象課題となっている。ナノチャネルでの物質の成長・貯蔵に加え、分子ふるいに利用するナノ流体工学(nanofluidics)が新興している。
・ 積層したグラフェンシートでは、水平方向の長さ・幅に比べ垂直方向で薄いため、シート間のナノチャネルも水平配向となっている。この状態では液体が流れるチャネルの距離が長く、フィルタリングには適さない。
・ フィルタリング機能には、ナノチャネルをシートに対して垂直に配置することで、積層シートの比較的薄い鉛直高さを液体が移動することが重要だが、垂直配向のグラフェンナノチャネルを作製する効果的な方法が開発されていなかった。
・ 今回、その新手法を開発。引き延ばした状態の弾性基板にグラフェンシートを積層後、張力を解除して基板を収縮させ、グラフェンシートに山と谷の皺を形成させる。これに伴いシートとナノチャネルに傾きが生じるが、皺が多いほどナノチャネルがほぼ垂直に配向する。これをエポキシ樹脂で囲み上部と下部を取り除くと、材料全体でナノチャネルが開いた状態となる。
・ このようにして、水は透過させるが有機汚染物質や金属イオンの大きな分子を除去し、極めて微小な分子のみが通過できる短く狭いナノチャネルのメンブレンが完成する。
・ 同 VAGMEs の概念実証試験では、大きな有機分子のヘキサンを除去しながら水蒸気が容易に透過することを実証。産業・家庭用フィルターアプリケーションの可能性を視野に同技術の開発を継続する。
・ 本研究は、米国立環境衛生科学研究局(NEIHS)の Superfund Research Program が支援した。
URL: https://www.brown.edu/news/2021-01-21/vagme

タイトルとURLをコピーしました