นักเคมีจาก เวิร์ซบวร์ก ได้พัฒนาระบบแบบจำลองใหม่สำหรับการขนส่งไอออนแบบเลือกสรร ระบบนี้ประกอบด้วยชั้น 2 ชั้นที่เสถียรและมีโพรงที่จำกัดด้วยนาโนกราฟีน แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการคัดเลือกสูงโดยช่วยให้สามารถขนส่งไอออนของฟลูออไรด์ คลอไรด์ และโบรไมด์ ในขณะที่แยกไอออนไอโอไดด์ออกอย่างมีประสิทธิภาพ ผลการวิจัยถูกตีพิมพ์ใน ธรรมชาติ–
กราฟีนเป็นวัสดุที่ประกอบด้วยคาร์บอนบริสุทธิ์ มีความบาง ยืดหยุ่น และทนทานเป็นพิเศษ มันก่อตัวเป็นชั้นที่ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนเกือบชั้นเดียวในแต่ละชั้น เพื่อให้ได้ความหนาเทียบเท่ากับเส้นผมของมนุษย์ จะต้องซ้อนกันหลายพันชั้นเหล่านี้
กราฟีนยังคงเป็นจุดสนใจหลักของการวิจัยเนื่องจากคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ ซึ่งถือเป็นคำมั่นสัญญาสำหรับการใช้งานเชิงนวัตกรรมในสาขาต่างๆ เช่น พลังงานและอิเล็กทรอนิกส์
ทำให้กราฟีนซึมผ่านไปยังโมเลกุลอื่นๆ ได้
ความสามารถในการควบคุมการซึมผ่านของกราฟีนไปยังสารต่างๆ ถือเป็นความสนใจของนักวิทยาศาสตร์เป็นพิเศษ
สิ่งที่เรียกว่าข้อบกพร่องสามารถสร้างขึ้นได้ในโครงตาข่ายคาร์บอนของกราฟีน สิ่งเหล่านี้ถือได้ว่าเป็นรูเล็กๆ ที่ทำให้โครงตาข่ายซึมผ่านก๊าซได้–
Frank Würthner ศาสตราจารย์สาขาเคมี มหาวิทยาลัย Julius Maximilians แห่ง Würzburg
ขณะนี้ยังไม่มีหลักฐานการซึมผ่านของสารอื่นๆ เช่น ไอออน เช่น ฟลูออไรด์ คลอไรด์ หรือโบรไมด์
อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้จะเป็นประโยชน์ทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐานสำหรับการใช้งานต่างๆ เช่น การแยกเกลือออกจากน้ำ การตรวจจับหรือการทำให้ส่วนผสมของสารบริสุทธิ์–
Frank Würthner ศาสตราจารย์สาขาเคมี มหาวิทยาลัย Julius Maximilian แห่ง Würzburg
ข้อบกพร่องทำให้ไอออนผ่านได้: สิ่งตีพิมพ์ในธรรมชาติ
นับเป็นครั้งแรกที่ทีมที่นำโดย Frank Würthner ได้พัฒนาระบบแบบจำลองที่มีข้อบกพร่องซึ่งคัดเลือกไอออนของฟลูออไรด์ คลอไรด์ และโบรไมด์ผ่านได้ โดยไม่รวมไอโอไดด์ ซึ่งสามารถทำได้โดยใช้นาโนกราฟีนสองชั้นที่มีความเสถียรซึ่งก่อตัวเป็นโพรง ไอออนของเฮไลด์ที่ทะลุผ่านจะถูกจับตัวกันภายในโพรง ทำให้ต้องใช้เวลาในการวัดค่าที่จะเข้าไป
คลอไรด์ซึ่งเป็นส่วนประกอบของเกลือทั่วไปและเป็นส่วนประกอบตามธรรมชาติของน้ำทะเล เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับกระบวนการชีวิตในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด
การพิสูจน์ความสามารถในการซึมผ่านของคลอไรด์สูงด้วยนาโนกราฟีนชั้นเดียวและการเลือกจับเฮไลด์ในนาโนกราฟีนสองชั้นทำให้การใช้งานบางอย่างใกล้ชิดยิ่งขึ้น–
ดร. คาซูทากะ โชยามะ ผู้เขียนรายงานการศึกษา สถาบันเคมีอินทรีย์ มหาวิทยาลัยเวือร์ซบวร์ก
ช่องคลอไรด์ ตัวรับสังเคราะห์ และเยื่อกรองน้ำเป็นหนึ่งในการประยุกต์ใช้ที่มีศักยภาพสำหรับการวิจัยนี้
กองนาโนกราฟีนที่ใหญ่ขึ้นคือเป้าหมายถัดไป
นักเคมีของWürzburgตั้งเป้าที่จะสร้างนาโนกราฟีนจำนวนมากขึ้นในขั้นตอนต่อไปของการทำงาน สิ่งเหล่านี้จะถูกใช้เพื่อศึกษาการไหลของไอออน ซึ่งเป็นกระบวนการที่คล้ายคลึงกับที่พบในช่องไอออนทางชีวภาพ
งานวิจัยนี้ดำเนินการที่ศูนย์เคมีนาโนซิสเต็มส์ของ JMU และสถาบันเคมีอินทรีย์ โดยได้รับการสนับสนุนจากมูลนิธิวิจัยเยอรมัน (DFG) สองทุนสำหรับการพัฒนานาโนกราฟีนกับกลุ่มอิไมด์
อ้างอิงวารสาร:
เวิร์ธเนอร์ เอฟ., และคณะ– (2024) Bilayer nanographene เผยการซึมผ่านของเฮไลด์ผ่านรูเบนซิน ธรรมชาติ– doi.org/10.1038/s41586-024-08299-8