Ученые сделали графен проницаемым для ионов: что это значит для науки

Графен, уникальный материал из углерода, привлекает внимание ученых со всего мира благодаря своей гибкости, прочности и тонкости.

Чтобы достичь толщины человеческого волоса, нужно наложить друг на друга тысячи слоев графена, каждый из которых состоит из одного слоя атомов углерода. Такие свойства делают графен перспективным для применения в электронике и энергетике.

Однако одной из наиболее интригующих возможностей графена является его способность к управляемой проницаемости для различных веществ. Химические дефекты, или так называемые «дыры» в углеродной решетке графена, делают материал проницаемым для газов. Но проницаемость для ионов — фторида, хлорида или бромида — до недавнего времени оставалась недостижимой.

Команде ученых под руководством профессора химии Франка Вюртнера из Университета Юлиуса Максимилиана в Вюрцбурге (Германия) удалось добиться прорыва в этом вопросе. Они создали графеновую систему с дефектом, который позволяет проникать фториду, хлориду и бромиду, но блокирует более крупные ионы, такие как йодид. Этот успех достигнут благодаря созданию стабильного двойного слоя нанографена, который образует полость для захвата ионов.

В процессе эксперимента ученые не только подтвердили способность графена пропускать хлорид, но и измерили время, необходимое для проникновения иона в полость. Это открытие имеет важное значение для будущих технологий, например, производства мембран для опреснения воды, искусственных рецепторов и хлоридных каналов.