p Até agora, o fenômeno do transporte iônico em nanoescala permanece um mistério para os pesquisadores. As pesquisas mais recentes do Monash Center for Atomically Thin Materials (MCATM) da Monash University agora revelaram um novo, método barato e confiável para estudar a forma como os íons se movem através de minúsculos, canais nanométricos. Esta pesquisa pode ser a chave para aplicações como armazenamento de energia de alta potência, dessalinização eficiente, e bioeletrônica, como modulação de sinalização neural. p Anteriormente, estudar o transporte iônico nano-confinado só foi possível cortando nano canais em um processo conhecido como fotolitografia. Este método era caro, teve baixas taxas de sucesso, e limites de resolução. Contudo, usando um processo semelhante ao de fabricação de papel, pesquisadores da MCATM desenvolveram uma técnica baseada em grafeno para fazer nanocanais, o que é simples, barato e facilmente escalonável.

p De acordo com o primeiro autor da pesquisa, Dr. Chi Cheng, um pesquisador de pós-doutorado da MCATM, "O trabalho demonstra uma maneira não convencional de usar o grafeno para fazer dispositivos nanofluídicos, uma nova ferramenta de pesquisa ajustável em intervalos de escala de comprimento que não podem ser alcançados com qualquer outro material. Com isso, somos capazes de desvendar o fundamental, ainda assim, comportamentos incomuns de transporte de íons em função do tamanho do canal em todas as escalas de comprimento abaixo de 10 nm. "

p Simplesmente empilhando várias camadas de folhas de grafeno, O Dr. Cheng e colegas criaram um material de membrana macroscópica, que abriga uma série de nanoslits em cascata. As minúsculas aberturas na membrana são como um labirinto, pelos quais os íons devem viajar, permitindo assim que os pesquisadores comecem a entender o movimento dos íons sob um nível de restrição abaixo de 10 nanômetros.

p Através da manipulação das interações fracas entre as camadas vizinhas de grafeno, o espaçamento entre camadas pode ser facilmente ajustado. Contra-intuitivamente, íons foram vistos se movendo a taxas muito mais altas conforme o espaçamento diminui, acelerando pelos caminhos tortuosos entre as camadas de grafeno sob potencial elétrico.

p As simulações de computador forneceram uma ferramenta indispensável no estudo do Dr. Cheng, elogiando seus experimentos, que sondou as propriedades de transporte iônico nas membranas de grafeno.

p Palestrante Sênior, Dr. Jefferson Zhe Liu, um dos supervisores desta pesquisa com experiência em simulações contínuas e atomísticas, disse que o estudo revela uma relação de escala anômala para o transporte de íons no sistema nanoslit em cascata exclusivo envolto em membranas de grafeno.

p "Uma combinação de membranas de grafeno ajustáveis ​​em experimentos e simulações de computador nos permite obter um modelo de microestrutura estatisticamente representativo das nano-fendas em cascata únicas em membranas de grafeno, que não foi alcançável em estudos anteriores, "Dr. Liu disse.

p Líder de pesquisa e diretor da MCATM, Professor Dan Li, estava entusiasmado com o impacto potencial desse desenvolvimento.

p "Transporte de íons nano-confinados, ou nanoiônica, é crucial para novas tecnologias relacionadas à energia, agua, e biomedicina. Tem sido um desafio estudar quantitativamente a nanoiônica por causa da falta de materiais nanoiônicos com o tamanho do recurso ajustável na escala nanométrica crítica. A facilidade de produção escalonável e excelente sintonia estrutural tornam nossas membranas de grafeno promissoras como uma plataforma experimental excepcional para explorar novos e excitantes fenômenos nanoiônicos. Também torna muito fácil transferir as descobertas fundamentais para as inovações tecnológicas, permitindo a nova geração de alta tecnologia em armazenamento e conversão de energia, separação por membrana e dispositivos biomédicos. Esta é uma área muito empolgante que planejamos perseguir nos próximos anos, "Professor Li disse.

p A pesquisa é publicada em Avanços da Ciência .