Wetenschappers uit Nieuw-Zeeland, de VS en Duitsland hebben een manier ontwikkeld om verschillende isotopen van helium te scheiden met behulp van kleine poriën in een grafeenvel. De onderzoekers hebben berekend dat het mogelijk moet zijn om de doordringbaarheid van grafeen te veranderen zodanig dat het helium-3 isotopen doorlaat terwijl ze de zwaardere helium-4 isotopen afstoppen, en dat door het aanbrengen van minuscule gaatjes in het materiaal. Deze benadering heeft mogelijke toepassingen voor de productie van helium-3 wetenschappelijk onderzoek en voor de scheiding van gassen in andere wetenschappelijke en industriële omgevingen.
Helium-3 is aanwezig in de atmosfeer van de aarde in een verhouding van 1,4 helium deeltjes t.o.v. 3 miljoen helium-4 deeltjes. Het wordt veel gebruikt in onderzoek naar kernfusie en lage temperatuur chemie. Het meeste helium-3 dat gebruikt wordt door onderzoekers en de industrie is afkomstig van het radioactieve verval van tritium. De vraag naar helium-3 is echter aanzienlijk gestegen in de afgelopen jaren en het aanbod is niet altijd in staat om gelijke tred te houden met de vraag.
Het vergaren van helium-3 van aardse bronnen van helium zou helpen om deze kloof te dichten.
Ringen uit een perfect vel grafeen nemen zou de energie barrière van het materiaal, wat de doordringbaarheid bepaald, verminderen. Deze aanpak zou niet gevoelig genoeg zijn om het specifieke potentieel dat nodig is om de ondertunneling van helium-3 met uitsluiting van helium-4 te bereiken. Maar door het behandelen van de poriën met stikstof zou het volgens de onderzoekers mogelijk zijn om deze barrière af te stellen.
Grafeen is een relatief inert materiaal, en naast de mogelijkheid om een nieuwe bron aan Helium 3 te winnen, kan deze benadering ook gebruikt worden om op zoek te gaan naar het afscheiden van andere gassen.
Jiang van het Amerikaanse Oak Ridge National Laboratory en lid van de eerste groep die een rekenkundig concept bracht voor het gebruik van een nanoporeus grafeenmembraan is verheugd over deze recente bevindingen en kijkt uit naar experimentele bevestiging. ‘Het wou interessanter moest iemand dit experimenteel bevestigen. Ik weet tot zover dat er verschillende groepen hard aan werken.’ voegde hij toe.
Schwerdtfeger van het instituut in Nieuw-Zeeland liet verstaan dat de praktische realisatie van deze aanpak een breed scala van toepassingen zou kunnen openen. De scheiding van methaan van andere gassen in de atmosfeer inbegrepen. Methaan is één van de meest krachtige broeikasgassen.
Bron: rsc.org