Ahli kimia Würzburg untuk pertama kalinya menciptakan cacat pada graphene yang memungkinkan ion melewatinya. Seperti yang mereka laporkan di 'Nature', hal ini dapat mengarah pada penerapan baru dalam teknologi penyaringan atau sensor air.
Graphene adalah bahan yang sangat tipis, fleksibel dan tahan yang terbuat dari karbon murni. Ini membentuk lapisan yang terdiri dari hampir satu lapisan atom karbon. Untuk membuat graphene setebal rambut manusia, ribuan lapisan harus ditumpuk satu sama lain.
Banyak peneliti yang bekerja secara intensif pada graphene. Ada alasan bagus untuk hal ini, karena sifat khusus material menjanjikan penerapan baru, misalnya dalam bidang elektronik atau teknologi energi.
Membuat Grafena Permeabel terhadap Molekul Lain
Sangat menarik bagi para ilmuwan untuk dapat mengontrol permeabilitas graphene terhadap berbagai zat: 'Apa yang disebut cacat dapat terjadi pada kisi karbon graphene. Hal ini dapat dianggap sebagai lubang kecil yang membuat kisi-kisi tersebut dapat ditembus oleh gas,' kata profesor kimia Frank Würthner dari Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg di Bavaria, Jerman.
Permeabilitas terhadap zat lain, seperti ion seperti fluorida, klorida atau bromida, belum teramati. 'Namun, hal ini akan menjadi kepentingan ilmiah mendasar untuk aplikasi seperti desalinasi air, deteksi atau pemurnian campuran zat,' jelas profesor Würzburg.
Cacat Memungkinkan Ion Melewati: Publikasi di Alam
Untuk pertama kalinya, tim yang dipimpin oleh Frank Würthner kini telah menciptakan sistem model dengan cacat yang memungkinkan halida fluorida, klorida, dan bromida melewatinya, tetapi tidak iodida. Hal ini dicapai dalam lapisan ganda stabil yang terdiri dari dua nanografena yang membungkus rongga. Ion halida yang ditembus terikat dalam rongga ini sehingga waktu yang diperlukan untuk masuk dapat diukur.
Klorida merupakan salah satu komponen garam biasa, ditemukan dalam air laut dan berperan penting dalam proses kehidupan semua organisme. 'Bukti permeabilitas klorida yang tinggi oleh nanographene satu lapis dan pengikatan selektif halida dalam nanographene dua lapis membawa beberapa aplikasi lebih dekat,' kata Dr Kazutaka Shoyama, yang memprakarsai dan memimpin Aplikasi tersebut termasuk membran penyaringan air, reseptor buatan. dan saluran klorida.
Tumpukan Nanografena yang Lebih Besar adalah Tujuan Berikutnya
Pada langkah selanjutnya, ahli kimia Würzburg ingin membangun tumpukan nanografena yang lebih besar. Mereka ingin menggunakannya untuk menyelidiki aliran ion – dan dengan demikian proses yang juga terjadi dalam bentuk serupa di saluran ion biologis.
Penelitian ini dilakukan di Institut Kimia Organik dan Pusat Kimia Nanosistem di JMU.
Publikasi
Nanographene bilayer mengungkapkan permeasi halida melalui lubang benzena. MA Niyas, Kazutaka Shoyama, Matthias Grüne & Frank Würthner, Alam, 15 Januari 2025, DOI: 10.1038/s41586-024-08299-8,
