Неидеальный графен является идеальной протонной мембраной

Гексагональная структура чистого графена во многом является причиной уникальности этого материала, однако наличие в ней небольших дефектов, как установили ученые Северо-Западного университета (Эванстон, штат Иллинойс), открывает перед двухмерным углеродом новые области применения.

Несовершенства кристаллической решетки — мельчайшие отверстия — часто присутствуют в образцах однослойного графена. Погрузив такие слегка неидеальные фрагменты графена в воду, ученые обнаружили, что они могут функционировать как протон-селективная мембрана, т.е. пропускать с одной стороны на другую только лишенные электронов ядра атомов водорода — протоны.

По скорости работы и селективности графен намного превосходит известные мембраны, предлагая инженерам новый и более простой электрохимический механизм для реализации топливных элементов, например, для электромобилей, работающих на водородном топливе.

В статье, вышедшей вчера в Nature Communications, указывается, что дефективный графен имеет самый короткий из известных протонных каналов — длиной всего в один атом. В обычных мембранах протяженность каналов достигает нескольких сот нанометров и процесс отделения протонов длится минуты — слишком долго, чтобы иметь прикладное значение.

Моделирование показало, что достаточно удалить из узлов 2D-решетки всего несколько атомов углерода на квадратный микрометр площади. Это делает оставшиеся атомы высокореактивными и запускает процесс отделения протонов.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI