Многослойная мембрана на базе графена проявила странные свойства: она надёжно удерживала под собой любые жидкости и газы, но при этом вода испарялась сквозь эту плёнку так быстро, словно последней не было вовсе. Открытие немедленно приспособили для шутливого опыта.

Только недавно физики рассказали об интересных особенностях многослойного графена, как подобный материал вновь подтвердил репутацию одного из самых необычных в мире физики. И пусть некоторые аспекты нового эксперимента навевают мысли о Шнобелевке, на деле речь идёт об открытии феноменально избирательной сверхпроницаемости.

Исследовательская группа нобелевского лауреата Андрея Гейма из университета Манчестера создала мембрану из нескольких слоёв оксида графена.

Каждый этаж в новом композите представляет собой плоскую решётку углеродных атомов, с которыми соединён ряд других атомов и молекул, в частности гидроксильная группа OH. Конечный материал по толщине насчитывал доли микрометра, но был прочным и гибким.

Когда учёные запечатали такой мембраной металлический контейнер, они обнаружили удивительный эффект. В контейнере могли без проблем удерживаться разные газы и жидкости, начиная с простого воздуха.

Тонкая плёнка останавливала даже гелий, который умеет замечательно просачиваться через целый ряд материалов.

Но при этом вода, помещённая в контейнер, быстро улетучивалась из него. Она проходила сквозь многослойную графеновую мембрану в 10¹⁰ раз быстрее, чем гелий, сообщают экспериментаторы.

«Никакой материал не мог бы вести себя страннее», — прокомментировал опыт профессор Гейм.

Ради шутки физики запечатали графеновой мембраной бутылку водки и обнаружили, что вскоре крепость напитка сильно выросла за счёт испарения воды, поскольку спирт через эту мембрану пройти не мог.

Авторы работы полагают, что

секрет материала заключается в промежутках между графеновыми листами, которые словно подстраиваются точно под размер водяных молекул.

Другие молекулы обнаруживают либо то, что имеющиеся капилляры для них слишком малы (когда воды нет, пространство меж листами графена сужается), либо тот факт, что все имеющиеся пути на свободу уже заняты водой.

Причём последняя в межграфеновом пространстве, предположительно, формирует слой льда толщиной в одну молекулу, который почти без трения передвигается между листов. Молекулы H₂O пополняют и покидают эти слои, постепенно перебираясь из замкнутого объёма наружу.

Учёные не предлагают завтра же при помощи графена начать перегонять спирт, но отмечают, что новая мембрана пригодилась бы для разделения самых разнообразных водных смесей.

Детали работы можно найти в статье:

R. R. Nair, H. A. Wu, P. N. Jayaram, I. V. Grigorieva, A. K. Geim Unimpeded Permeation of Water Through Helium-Leak–Tight Graphene-Based Membranes. – Science. – 27 January 2012: Vol. 335 no. 6067 pp. 442–444; DOI: 10.1126/science.1211694.