Уникальный свойства графена делают его потенциально идеальной мембраной для фильтрации и опреснения воды. Но внедрению таких мембран в производство препятствует один серьезный недостаток: изготовление мембраны из вещества, представляющего собой один слой атомов — весьма кропотливый и трудоемкий процесс, а разрывы тончайшей мембраны могут происходить регулярно.

Группа исследователей из Массачусетского Технологического института (MIT), Национальной лаборатории Оук-Ридж Министерства энергетики США и Университета нефтяных и минеральных ресурсов им. короля Фахда разработала технологию, которая делает существование тонких и прочных графеновых фильтров возможным, сообщается на сайте Массачусетского Технологического института.

На первом этапе ученые разработали способ, позволяющий заполнять разрывы и трещины в графеновой мембране с помощью метода атомно-слоевого осаждения — эта технология, при которой газообразное химическое соединение вступает в реакцию с твердым веществом, в результате чего на подложке осаждается тонкая пленка. В своей работе исследователи использовали оксид гафния, который в обычной среде не взаимодействует с графеном, но в вакууме смог образовать пленку, заполнившую дефекты графеновой мембраны. Для заполнения крупных дефектов графеновой планки ученые использовали метод межфазной полимеризации, при котором на стыке дисперсионной среды водяного пара и дисперсионной фазы органического растворителя образуется твердый полимер.

На втором этапе создания графеного фильтра ученые использовали разработанную ими ранее технологию создания крошечных пор в мембране, через которую может проходить лишь вода.

Используя оба метода, ученые создали бездефектный графеновый фильтр размером с небольшую монетку. Мембрана смогла отфильтровать большинство крупных молекул примесей сульфата магния и декстрана, при этом ее работы фильтра с новой мембраной не отличался от существующих.

«Сегодняшние фильтры для опреснения воды довольно толстые — около 200 нанометров. Преимущество нашего фильтра в том, что в нем толщина графена составляет три ангстрема — то есть они намного тоньше, в 600 раз. Это позволяет иметь более высокую скорость потока по сравнению с существующими фильтрами», - приводятся в статье слова Шона О’Хорна, одного из авторов исследования.