Nella sua ricerca sull'ingegneria del tessuto osseo, la dott.ssa Marta Cerruti ha lavorato per anni con il grafene, un unico foglio di atomi di carbonio con proprietà incredibili:conduttività elettrica e capacità di sostenere un peso enorme. Ora, la sua ricerca per migliorarne le qualità ha aperto le porte a una possibile soluzione a una delle sfide della produzione di idrogeno dall'acqua di mare.

Cerruti, professore di ingegneria dei materiali alla McGill University, ha spiegato che mentre il grafene è strutturalmente sano, "un foglio di atomi non è qualcosa con cui puoi lavorare facilmente". In effetti, ammucchiando i fogli si ottiene, fondamentalmente, una mina.

Alla ricerca di un modo per realizzare una struttura facile da maneggiare, il dottorato di ricerca di Cerruti. lo studente Yiwen Chen ha combinato il grafene con l'ossigeno in una sospensione con acqua per creare ossido di grafene ridotto (GO), un'impalcatura porosa, tridimensionale ed elettricamente conduttiva. Cerruti ha suggerito un'ulteriore modifica, con fiocchi di GO impilati sulle pareti dei pori, "che ci ha permesso di sfruttare un'altra proprietà interessante di GO:crea una membrana che consente all'acqua di passare ma nessun'altra molecola".

Quando ha chiesto al suo team suggerimenti sul modo migliore per testare il nuovo scaffold, Gabriele Capilli, un borsista post-dottorato nel suo laboratorio, ha suggerito l'elettrolisi dell'acqua di mare, un processo simile ad altri su cui ha lavorato durante il dottorato. Si scopre che il nuovo "impalcatura selettiva" GO ha il potenziale per migliorare il processo di produzione di idrogeno dall'oceano. I risultati del team sono stati pubblicati di recente sulla rivista ACS Nano .

Nell'elettrolisi convenzionale, gli ioni cloruro nell'acqua di mare penetrano nell'elettrodo e interagiscono con il catalizzatore, creando ioni ipoclorito, un sottoprodotto indesiderato che avvelena il catalizzatore, ha spiegato Cerruti. Utilizzando l'imaging a contrasto di fase a raggi X presso la Canadian Light Source presso l'Università del Saskatchewan, Chen ha confermato che lo scaffold GO aveva la struttura giusta, con pori GO chiusi che racchiudono nanoparticelle di ossido di cobalto come catalizzatore. "Abbiamo visto quello che volevamo vedere". I test elettrochimici eseguiti nel laboratorio del collaboratore Thomas Szkopek (ingegneria elettrica, McGill) hanno confermato che lo scaffold ha funzionato come previsto per bloccare gli ioni indesiderati.

"Le persone hanno provato varie cose per tenere fuori il cloruro, ma nessuno ha pensato all'idea che usando GO, l'elettrodo stesso, la sua intera architettura, potesse impedire l'ossidazione del cloruro che produce ipocloriti."

La prossima sfida, ha detto, sarà quella di aumentare la produzione in serie della membrana GO. Ma una volta risolto, "ci sono molte possibilità. Questo potrebbe essere usato per altre reazioni in cui non vuoi l'interferenza di determinate molecole. Tutto dipenderà dalla tua immaginazione". + Esplora ulteriormente

Un nuovo approccio promettente per ricostruire il tessuto osseo