p Uma nova pesquisa feita por cientistas da Delft University of Technology e da University of Duisburg-Essen usa o movimento do grafeno atomicamente fino para identificar gases nobres. Esses gases são quimicamente passivos e não reagem com outros materiais, o que torna difícil detectá-los. Os resultados são relatados no jornal Nature Communications . p O grafeno é, em última análise, um material fino que consiste em apenas uma camada de átomos de carbono. Sua espessura atômica o torna um material de filtro perfeito para gases e líquidos:o grafeno por si só não é permeável, mas pequenas perfurações o tornam muito permeável. Além disso, o material está entre os mais resistentes conhecidos e resiste a altas tensões. Juntos, essas duas características fornecem a base perfeita para novos tipos de sensores de gás.

p Nano balões

p Os cientistas usam balões microscópicos feitos de grafeno de duas camadas (com espessura de 0,7 nm), com perfurações de nanoporos muito pequenas com diâmetros de até 25 nm, para detectar gases. Eles usam um laser para aquecer o gás dentro do balão e fazê-lo se expandir. O gás pressurizado então escapa pela perfuração. "Imagine um balão que esvazia quando você deixa o ar sair, "diz o pesquisador da TU Delft Irek Rosłoń, "Medimos o tempo que o balão leva para esvaziar. Em uma escala tão pequena, isso acontece muito rapidamente - em cerca de 1 / 100.000 de segundo - e curiosamente, o período de tempo depende fortemente do tipo de gás e do tamanho dos poros. Por exemplo hélio, um gás leve com alta velocidade molecular, escapa cinco vezes mais rápido que o criptônio, um gás pesado e de movimento lento. "O método permite distinguir os gases com base em sua massa e velocidade molecular, que normalmente requer grandes espectrômetros de massa.

p Bombeamento de gás

p Os balões de grafeno são continuamente impulsionados por uma força optotérmica em altas frequências de 100 kHz, fazendo com que o gás seja bombeado para dentro e para fora através dos nanoporos muito rapidamente. A permeação do gás pode ser estudada observando-se o movimento mecânico do grafeno. Em baixas frequências de bombeamento, o gás tem muito tempo para escapar e não afeta significativamente o movimento do grafeno. Contudo, a membrana sofre uma grande quantidade de arrasto em frequências de bombeamento aumentadas, em particular quando o período de bombeamento corresponde ao tempo típico que leva para o gás sair do balão. "Medindo em várias frequências, podemos encontrar esse pico no arrasto. A frequência em que um pico é observado corresponde à velocidade de permeação do gás. "

p Os pesquisadores ampliaram essa ideia para estudar o fluxo de gás através de nanocanais. Conectar o balão a um longo canal torna muito mais difícil o escape do gás. O aumento no tempo de deflação fornece uma visão experimental da mecânica do fluxo de gás dentro dos nanocanais. Completamente, este trabalho mostra como as propriedades extraordinárias do grafeno podem ser usadas para estudar a dinâmica dos gases em nanoescala, bem como para projetar novos tipos de sensores e dispositivos. No futuro, isso pode permitir pequenas, Dispositivos sensores versáteis e de baixo custo para determinar a composição de misturas de gases em aplicações industriais ou para monitoramento da qualidade do ar.