Gli ingegneri Vanderbilt hanno usato una goccia di alcol denaturato, un laminatore per ufficio e creatività per sviluppare processi scalabili per la produzione di membrane sottili a singolo atomo. Le loro membrane hanno superato le membrane per dialisi commerciali all'avanguardia e l'approccio è pienamente compatibile con la produzione roll-to-roll.

I dettagli del fantasioso esperimento sono stati recentemente pubblicati sulla rivista del Società Reale di Chimica :"Sintesi scalabile di membrane di grafene nanoporose atomicamente sottili per dialisi e separazioni molecolari tramite una facile laminazione a caldo assistita da isopropanolo".

Le membrane di grafene presentano il potenziale per progressi rivoluzionari nella separazione di una varietà di ioni e molecole microscopici, compresi i sali, proteine ​​o nanoparticelle, e sono rilevanti per le applicazioni industriali per la desalinizzazione dell'acqua e la separazione dei gas. Tali membrane sono utili anche per prodotti chimici, la ricerca biologica e medica e la purificazione delle sostanze utilizzate nei prodotti farmaceutici.

"Come ingegneri cerchiamo sempre di rendere le tecnologie scalabili e questo è un passo importante verso la realizzazione di membrane in grafene scalabili e pratiche per la produzione, " ha detto Piran R. Kidambi, professore assistente di ingegneria chimica e biomolecolare. "La fabbricazione di grafene monostrato di alta qualità roll-to-roll è indispensabile per far progredire le membrane nanoporose atomicamente sottili (NATM) per le separazioni molecolari.

"La sfida è il processo di trasferimento del grafene allo strato polimerico di supporto per creare membrane funzionali, "Ha detto Kidambi. "Gli scaffold polimerici comunemente usati per il trasferimento del grafene in genere lasciano residui di polimeri e altri contaminanti che possono influenzare le prestazioni delle membrane spesse a singolo atomo, e i trasferimenti senza scaffold polimerici soffrono di una bassa resa con conseguente perdita indesiderata."

Kidambi e il suo team di laboratorio, primo autore Peifu Cheng e Nicole K. Moehring, in collaborazione con scienziati dell'Oak Ridge National Lab, Juan Carlos Idrobo e Ilia N. Ivanov, mostrano che un processo di laminazione a caldo utilizzando alcol denaturato consente un trasferimento pulito del grafene su supporti in policarbonato con una copertura del 99,2% preservando la porosità del supporto.

"Dimostriamo membrane di grafene completamente funzionali su scala centimetrica che mostrano permeanze record - ordini di grandezza più alti - e una migliore selettività rispetto a quella commerciale

disponibili membrane polimeriche per dialisi all'avanguardia, " Ha detto Peifu. "Questo è un approccio scalabile per fabbricare membrane in grafene per applicazioni pratiche ed è completamente compatibile con i processi di produzione roll-to-roll".