مهندسانی از دانشگاه Illinoise از نانوتکنولوژی برای مدل کردن یک غشای جدید استفاده کرده اند که می تواند نمک موجود در آب دریا را در حجم بیشتری نسبت به قبل فیلتر کند. این غشا از لایه ای به نازکی یک نانومتر از دی سولفید مولیبدن (MoS2) با حفره های کوچکی به نام نانوپور یا همان نانوحفره ساخته می شود. این غشا با کشیدن آب پاک از طریق خود در حالیکه نمک و دیگر ترکیبات را فیلتر می کند، دارای پتانسیل بالقوه بیشتری نسبت به انرژی های کارامد در نمک زدایی می باشد.
بنا به گفته ی International Desalination Association، از نمک زدایی که حجم زیادی از آب دریا را به آب پاک و تمیز تبدیل می کنند، هم اکنون در بیش از 150 کشور عمل می کنند که اکثرا با تکیه بر فرایندی به نام اسمز معکوس می باشد که در حقیقت آب را از طریق یک غشا فشار می دهند تا نمک و دیگر ناخالصی ها را فیلتر کنند.
پروفسور Narayana Aluru می گوید: اسمز معکوس فرایند پر هزینه ای است. انرژی زیادی نیاز است، بازده زیادی ندارد و این غشاها را به دلیل رسوب و گرفتگی مختل می کند. بنابراین ما می خواهیم این فرایند را ارزانتر و این غشاها را کارامدتر کنیم طوری که در حجم زیاد دچار اختلال نشوند. هم چنین نمی خواهیم مجبور باشیم فشار زیادی وارد کنیم تا نرخ بالایی از شار آب را داشته باشیم.
ایده ی جایگزینی غشاهای فیلتراسیون پلاستیکی که در صنعت نمک زدایی به طور گسترده ای استفاده می شوند، با غشاهای بسیار نازک، جدید نمی باشد و محققان با مواد و تکنیک های جدیدی این کار را آزمایش کرده اند. با این حال موادی که تاکنون مطالعه شده اند، هنگامی که با آب فعل و انفعال داشتند، به طور گسترده ای تغییر می کردند.
این مهندسان از سوپر کامپیوترهای بلو واتر این دانشگاه استفاده کرده اند تا به این نکته پی ببرند که یک ورق تک لایه ای از MoS2، عملکرد بهتری نسبت به رقبای فعلی مانند گرافن فراهم می کند. در واقع این محققان دریافتند که این غشای MoS2 می تواند 70 درصد آب بیشتری را نسبت به غشاهای گرافن فیلتر کند.
MoS2 از یک اتم مولیبدن که بین دو اتم گوگرد قرار گرفته، ساخته می شوند، بنابراین در یک ورق از MoS2 یک لایه ی ضخیم تک اتمی از مولیبدن قرار گرفته که اطراف آن پوششی از اتم های گوگرد دیده می شود.
این محققان حفره های ریزی در این ورق ایجاد کردند به این منظور که حلقه های مولیبدن موجود در مرکز هر منفذ را افشا کنند. با توجه به خواص ذاتی مولیبدن موجود در آب، این منافذ به عنوان یک نوزل که آب را از طریق آن می کشد، عمل می کنند.
محمد هیرانیان یکی از دانشجویان فارغ التحصیل و اولین نویسنده ی این مقاله می گوید: این مولیبدن موجود در مرکز، آب را جذب می کند، سپس این گوگرد موجود در اطراف آن، آب را به بیرون منتقل می کنند، بنابراین ما نرخ زیادی از شارش آب را از طریق این منافذ شاهد خواهیم بود. ساختارشیمایایی MoS2 و این هندسه ی منافذ ذاتی است، بنابراین ما مجبور نیستیم این منافذ را مرتب کنیم وهمچنین این فرایند با گرافن بسیار پیچیده می شود.
بنا به گفته ی این تیم، MoS2 یک ماده ی بسیار قوی است و بنابراین یک ورق بسیار نازک از آن هم می تواند در برابر فشار و حجم آب مورد نیاز برای گیاهان آب شیرین کن هم مقاوم باشد.
این هنوز هم یک ماده ی نسبتا جدید است، اما این محققان معتقدند که تکنیک های تولید –و احتمالا هزینه- به دلیل تقاضا برای افزایش خواص با عملکرد بالای MoS2 بهبود خواهد یافت.
رسوب و یا گرفتکی منافذ، برای غشاهای مورد استفاده در آب شیرین کن، به ویژه برای فیلترهای پلاستیکی، یک مسئله ی مهم
می باشد. بنابراین گان بعدی برای این تیم، توسعه ی آزمایشات بیشتر برای کشف زنده بودن این غشا به عنوان یک فیلتر آب شیرین کن و برای تست نرخ گرفتگی آن می باشد.
.
با عضویت در کانال رسمی تکرا در تلگرام از آخرین اخبار روز تکنولوژی مطلع باشید.
.
منبع: gizmag
