(Phys.org)—La struttura dell'ossido di grafite si espande sorprendentemente quando viene raffreddata in metanolo o etanolo. Anche, l'ossido di grafite assorbe selettivamente il metanolo dalle miscele acqua-metanolo. Due nuovi studi di fisici dell'Università di Umeå in Svezia, pubblicato in ACS Nano e J. Fis. chimica. C , rispettivamente, fornire conoscenze sulle nuove proprietà della grafite ossidata e del grafene.

Il grafene è un materiale bidimensionale costituito da un singolo strato di atomi di carbonio disposti in una struttura a nido d'ape. Il grafene può essere considerato un materiale adsorbente unico grazie alla sua superficie estremamente ampia. Un grammo di grafene ha una superficie paragonabile a un campo da calcio. Questa superficie potrebbe essere utilizzata per l'adsorbimento di gas e liquidi, nelle applicazioni per lo stoccaggio del gas, estrazione di inquinanti dall'acqua, ecc. Tuttavia, il grafene è idrofobo, il che significa che la sua superficie respinge l'acqua.

D'altra parte, l'ossidazione del grafene provoca notevoli cambiamenti nelle sue proprietà. L'ossido di grafene è idrofilo ed è anche facilmente solubile in acqua. Un materiale composto da molti strati sovrapposti di ossido di grafene è chiamato ossido di grafite. Ha molte proprietà uniche:assorbe acqua e alcoli in grandi quantità, simili alle argille che si gonfiano quando si aggiunge acqua.

Un nuovo studio di Alexandr V. Talyzin e del suo team rivela che l'ossido di grafite è in grado di incorporare ancora più metanolo ed etanolo a basse temperature rispetto alla temperatura ambiente. La sua struttura si espande quando viene raffreddata in un eccesso di solvente liquido. A -130 gradi Celsius gli strati di ossido di grafene sono separati di 20,4 a causa dell'incorporazione di etanolo aggiuntivo nella sua struttura, rispetto a circa 3,4 nella grafite naturale e circa 6,5 ​​nell'ossido di grafite privo di solventi.

"La distanza tra gli strati di ossido di grafene a basse temperature è così grande che diventa un materiale composito con fogli di ossido di grafene separati da almeno quattro monostrati di molecole di metanolo o etanolo. Ciò che è anche notevole è che questo fenomeno è limitato solo a un tipo specifico di ossido di grafite e non si osserva in un altro tipo studiato. si conoscono molti tipi diversi di ossido di grafite e ora iniziamo a capire quanto siano enormi le variazioni delle loro proprietà. Non è solo un materiale, è un'intera famiglia di materiali, " dice Alexandr V. Talyzin, ricercatore presso il Dipartimento di Fisica.

In uno studio separato pubblicato in J. Fis. chimica. C è stato dimostrato che un certo tipo di ossido di grafite può essere utilizzato per l'assorbimento selettivo di metanolo da miscele acqua-metanolo. Un prototipo molto semplice di esperimento di filtraggio ha mostrato che quando una miscela liquida di acqua e metanolo viene fatta passare attraverso la polvere di ossido di grafite, parte del metanolo viene assorbito nella polvere e la soluzione che attraversa contiene più acqua pura.

"In futuro vorremmo progettare membrane speciali composte da strati di ossido di grafene, che può essere utilizzato per la separazione di diversi solventi e la purificazione dell'acqua. Questi primi risultati ci aiutano a capire i possibili modi per realizzare tali membrane, " dice Alexandr V. Talyzin.

Il primo esempio di effetti di separazione dei solventi riusciti è stato riportato l'anno scorso in uno studio di R.R. Nair et al. da un gruppo di ricerca dell'Università di Manchester, guidato da I.Grigorieva e dal Premio Nobel A. Geim, famosi per le loro ricerche nel campo del grafene.