Учёные из Массачусетского технологического института разработали технологию, позволяющую делать в листах графена отверстия определённого диаметра. Получившееся «решето» в зависимости от размеров отверстий может фильтровать частицы разного размера — от ионов до крупных органических молекул.

Мембраны фильтров из традиционных материалов приходится делать довольно толстыми, чтобы они были достаточно прочными (для установок обратного осмоса, опресняющих морскую воду, рабочее давление может достигать 70 атмосфер).

Графен в десятки раз прочнее пластика, из которого делают обычные мембраны, а значит мембрана может быть намного тоньше и пропускать воду гораздо быстрее.

Отверстия в листе графена делают в два этапа.

Сначала графен бомбардируют ионами галлия с энергией, достаточной, чтобы нарушить его структуру в местах попадания. Затем мембрану погружают в окислитель, который разрушает графен прежде всего в местах дефектов — в листе появляются отверстия примерно одинакового размера. Чем дольше протравливают графен, тем больше диаметр отверстий.

Рис. 1.

На один квадратный сантиметр графена приходится около пяти триллионов таких микроскопических пор.

При диаметре порядка одного нанометра расстояние между порами составляет четыре нанометра. Эксперименты по созданию пор в графене с помощью бомбардировки различными частицами проводились и раньше, однако до сих пор не было способа точно контролировать и варьировать в широких пределах их размер.

Пока что рано говорить о применении графеновых фильтров в промышленном масштабе, так как не существует технологии массового недорогого производства больших листов графена, однако новые мембраны уже сейчас могут найти применение в химических и биологических лабораториях, в установках маленького масштаба. Компьютерное моделирование показывает, что

проницаемость графеновых фильтров может быть в 50 раз больше, чем у традиционных.