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Fabrication of Gate-tunable Graphene Devices for Scanning Tunneling Microscopy Studies with Coulomb Impurities
Published on: July 24, 2015
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El tamizado de iones en las membranas de óxido de grafeno mediante el control catiónico del espaciamiento entre capas
Liang Chen1,2,3, Guosheng Shi2, Jie Shen4
1Shanghai Applied Radiation Institute, Shanghai University, Shanghai 200444, China.
Nature
|October 10, 2017
Resumen
Las membranas de óxido de grafeno ahora pueden controlar con precisión el espaciamiento entre capas utilizando varios cationes. Este avance permite una filtración iónica eficiente, superando las limitaciones anteriores en las tecnologías de purificación y separación de agua.
Área de la Ciencia:
- Ciencias de los materiales
- Nanotecnología
- Química Física
Sus antecedentes:
- Las membranas de óxido de grafeno ofrecen un tamiz ultrafino, de alto flujo y eficiente en energía para iones y moléculas.
- Las limitaciones actuales incluyen tamaños de poro variables y hinchazón en soluciones acuosas, lo que dificulta la filtración precisa de iones.
- Los desafíos existentes impiden la aplicación de membranas de óxido de grafeno en tecnologías avanzadas de separación.
Objetivo del estudio:
- Para demostrar el control preciso sobre el espacio entre las capas de la membrana de óxido de grafeno utilizando cationes.
- Investigar la exclusión selectiva de iones basada en espaciados controlados.
- Comprender las interacciones fundamentales que rigen la adsorción catiónica y el espaciamiento.
Principales métodos:
- Utiliza iones K+, Na+, Ca2+, Li+ o Mg2+ para ajustar el espaciado entre capas de la membrana de óxido de grafeno con precisión de angstrom.
- Se emplearon cálculos basados en los primeros principios y la espectroscopia de absorción ultravioleta para analizar la adsorción de cationes.
- Se investigó la exclusión selectiva de cationes con mayores volúmenes hidratados.
Principales resultados:
- Se logró el control a nivel de angstrom del espaciamiento entre las capas de la membrana de óxido de grafeno a través de la selección de cationes.
- Se ha demostrado una exclusión eficiente y selectiva de cationes específicos basada en un espaciado de membrana controlado.
- Se han identificado sitios estables de adsorción catiónica en la interfaz de los grupos de óxido y los anillos aromáticos.
Conclusiones:
- El control catiónico ofrece un método preciso para ajustar el espacio entre las capas de la membrana de óxido de grafeno para un tamizado avanzado.
- Este enfoque supera las limitaciones anteriores relacionadas con el tamaño variable de los poros y la inflamación de la membrana.
- Potencial para desarrollar membranas altamente selectivas para purificación de agua, separación de iones y otras aplicaciones.
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