p (Phys.org) - Professores e alunos de engenharia da University of Colorado Boulder produziram os primeiros resultados experimentais que mostram que membranas de grafeno atomicamente finas com poros minúsculos podem separar moléculas de gás de maneira eficaz e eficiente por meio de peneiramento seletivo por tamanho. p As descobertas são um passo significativo em direção à realização de membranas mais eficientes em termos de energia para a produção de gás natural e para a redução das emissões de dióxido de carbono dos tubos de exaustão das usinas.

p Os professores de engenharia mecânica Scott Bunch e John Pellegrino são co-autores de um artigo em Nature Nanotechnology com os alunos de graduação Steven Koenig e Luda Wang detalhando os experimentos. O artigo foi publicado em 7 de outubro na edição online da revista.

p A equipe de pesquisa introduziu poros em nanoescala em folhas de grafeno por meio de corrosão oxidativa induzida por luz ultravioleta ", "e, em seguida, mediu a permeabilidade de vários gases através das membranas porosas de grafeno. Os experimentos foram feitos com uma variedade de gases, incluindo hidrogênio, dióxido de carbono, argônio, azoto, metano e hexafluoreto de enxofre - que variam em tamanho de 0,29 a 0,49 nanômetros - para demonstrar o potencial de separação com base no tamanho molecular. Um nanômetro é um bilionésimo de um metro.

p "Estes atomicamente finos, membranas de grafeno poroso representam uma nova classe de peneiras moleculares ideais, onde o transporte de gás ocorre através de poros que têm espessura e diâmetro na escala atômica, "disse Bunch.

p Grafeno, uma única camada de grafite, representa o primeiro cristal atômico verdadeiramente bidimensional. Consiste em uma única camada de átomos de carbono quimicamente ligados em uma rede hexagonal de "arame de galinheiro" - uma estrutura atômica única que lhe confere uma notável eletricidade, propriedades mecânicas e térmicas.

p "As propriedades mecânicas deste material maravilhoso fascinam mais o nosso grupo, "Bunch disse." É o material mais fino e mais forte do mundo, além de ser impermeável a todos os gases padrão. "

p Essas características tornam o grafeno um material ideal para a criação de uma membrana de separação porque é durável e ainda não requer muita energia para empurrar as moléculas através dele, ele disse.

p Outros desafios técnicos precisarão ser superados antes que a tecnologia possa ser totalmente realizada. Por exemplo, criando folhas de grafeno grandes o suficiente para realizar separações em escala industrial, e o desenvolvimento de um processo para a produção de nanoporos precisamente definidos com os tamanhos necessários são áreas que precisam ser desenvolvidas. Os experimentos CU-Boulder foram feitos em uma escala relativamente pequena.

p A importância do grafeno no mundo científico foi ilustrada pelo Prêmio Nobel de Física de 2010, que homenageou dois cientistas da Universidade de Manchester, na Inglaterra, Andre K. Geim e Konstantin Novoselov, para produzir, isolando, identificação e caracterização do grafeno. Os cientistas veem uma miríade de potencial para o grafeno conforme o progresso da pesquisa, desde a fabricação de telas e circuitos elétricos novos e melhores até a produção de minúsculos dispositivos biomédicos.