Onderzoekers aan de universiteit van Manchester merkten op dat grafeen extreem bedreven is in het filteren van subatomaire deeltjes.
Grafeen kent vele toepassingen sedert de substantie voor het eerst werd geïsoleerd in 2003 in dezelfde universiteit.
In dit geval betreft het de vereenvoudiging van de productie van zwaar water en het reinigen van kernafval.
Professor Irina Grigorieva van het Britse team zei: “We waren verbijsterd om op te merken dat een membraan kan worden gebruikt om subatomaire deeltjes te scheiden.
“Het is echt een eenvoudige opstelling. We hopen toepassingen van dergelijke filters niet alleen in de analytische en chemische traceringstechnologie te zien, maar ook als hulp om nucleair afval te verwijderen van radioactief tritium. ”
Membranen als deze, gemaakt van grafeen, zijn in staat om protonen te scheiden van zwaar water.
De ontdekking betekent dat productie van zwaar water tot 10 keer eenvoudiger, goedkoper en minder energie-intensief kan gebeuren.
Deuterium – ook bekend als zwaar waterstof, vanwege een extra neutron in de kern – wordt ingezet voor analytische en chemische opsporing zowel als voor het aanmaken van zwaar water – dat nodig is voor kernsplijting. Het fungeert als een soort bemiddelaar om neutronen te vertragen zodat ze reageren met uranium-235, waardoor kernsplijting kan gebeuren.
Het wordt ook gebruikt in prototypes van fusiereactoren, waarbij deuterium ionen gecondenseerd worden met ionen van tritium (waterstof met twee neutronen) en onder anderen helium-3.
De wetenschappers onderzochten of deuteronen – dat zijn deuterium kernen – doorheen monolagen van grafeen konden passeren.
De wetenschappers hadden verwacht dat de kernen wel konden passeren omdat de bestaande theorie niet anders voorspelde.
Echter, de onderzoekers troffen aan dat deuteronen zeer effectief werden gezeefd aan een vrij hoog scheidingsrendement.
De werkwijze kan makkelijk worden opgeschaald en de onderzoekers hielden het mogelijk om applicaties – met de grootte van een paar centimeter – te bouwen, die waterstof kunnen produceren uit een mix van waterstof en deuterium.
De inrichtingen uit het onderzoek werden geproduceerd via een chemisch depositieproces.
Dr Marcelo Lozada-Hidalgo uit de Universiteit van Manchester en hoofdauteur van de studie, zei: “Dit is eigenlijk het eerste membraan ooit aangetoond dat onderscheid kan maken tussen subatomaire deeltjes, en dat alles op kamertemperatuur.
“Nu dat we hebben aangetoond dat het een volledig schaalbare technologie is, hopen we dat het snel zijn weg zal vinden naar echte toepassingen.”
Bron: Phys.org