I nanosheet sono materiali bidimensionali finemente strutturati e hanno un grande potenziale di innovazione. Sono fissati uno sopra l'altro in cristalli stratificati e devono essere prima separati l'uno dall'altro in modo da poter essere utilizzati, ad esempio, per filtrare miscele di gas o per efficienti barriere antigas. Un team di ricerca dell'Università di Bayreuth ha ora sviluppato un processo delicato ed ecologico per questo difficile processo di delaminazione che può essere utilizzato anche su scala industriale. Questa è la prima volta che un cristallo del gruppo tecnologicamente interessante delle zeoliti è stato reso utilizzabile per un ampio campo di potenziali applicazioni.

Il processo di delaminazione sviluppato a Bayreuth sotto la direzione del Prof. Dr. Josef Breu è caratterizzato dal fatto che le strutture dei nanosheet isolate l'una dall'altra rimangono intatte. Ha anche il vantaggio di poter essere utilizzato a temperatura ambiente normale. I ricercatori presentano i loro risultati in dettaglio in Science Advances .

I nanosheet bidimensionali, che giacciono uno sopra l'altro in cristalli stratificati, sono tenuti insieme da forze elettrostatiche. Affinché possano essere utilizzati per applicazioni tecnologiche, le forze elettrostatiche devono essere superate e i nanosheet devono essere staccati l'uno dall'altro. Un metodo particolarmente adatto a questo è il rigonfiamento osmotico, in cui i nanosheet vengono separati dall'acqua e le molecole e gli ioni in essa disciolti. Finora, tuttavia, è stato possibile applicarlo solo a pochi tipi di cristalli, inclusi alcuni minerali argillosi, titanati e niobati. Per il gruppo delle zeoliti, invece, i cui nanosheet sono molto interessanti per la produzione di membrane funzionali a causa delle loro strutture fini contenenti silicati, il meccanismo del rigonfiamento osmotico non è ancora applicabile.

Il team di ricerca di Bayreuth ha ora, per la prima volta in una collaborazione interdisciplinare, trovato un modo per utilizzare il rigonfiamento osmotico per la delicata separazione dei cristalli di ilerite, che appartengono al gruppo delle zeoliti. Nel processo, grandi molecole di zucchero vengono prima inserite negli spazi ristretti tra i nanosheet. Successivamente, i nanosheet, che sono impilati uno sopra l'altro e strutturalmente allineati, sono separati dall'acqua. Nel processo, la loro spaziatura diventa notevolmente maggiore. Ora i nanosheet possono essere allontanati ulteriormente orizzontalmente in diverse direzioni:alla successiva essiccazione, viene creata una superficie solida composta da molti nanosheet. Questi sono impilati come carte da gioco, sovrapponendosi solo ai bordi e lasciando solo pochi spazi vuoti. Il diametro dei singoli nanosheet è circa 9.000 volte maggiore del loro spessore.

Ciò apre ora la possibilità di fissare un numero maggiore di tali superfici l'una sull'altra e di costruire nuovi materiali stratificati. Il punto di questo processo è che le nanostrutture delle superfici nel nuovo materiale sono sfalsate l'una dall'altra. Di conseguenza, i loro spazi non sono esattamente uno sopra l'altro, quindi molecole, ioni o persino segnali luminosi non possono penetrare direttamente nel nuovo materiale. Questa struttura complessiva labirintica consente un'ampia gamma di potenziali applicazioni, come negli imballaggi utilizzati per mantenere freschi gli alimenti, nei componenti per l'optoelettronica e possibilmente anche nelle batterie. + Esplora ulteriormente

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