Графен опрісняє воду. Новина Безкоштовної технічної бібліотеки

НОВИНИ НАУКИ ТА ТЕХНІКИ, НОВИНКИ ЕЛЕКТРОНІКИ
Безкоштовна технічна бібліотека / Стрічка новин

Графен опрісняє воду

11.04.2017

Проблема доступу до води стає дедалі гострішою для Землі - за оцінками ООН, до 2025 року понад 14% жителів планети зазнають труднощів із доступом до чистої питної води. На сьогоднішній день існує кілька десятків методів і технологій опріснення морської води, частина з яких іноді застосовується в промислових масштабах у багатих арабських країнах, які страждають від нестачі прісної води.

Всі ці методики опріснення страждають від двох головних недоліків - ці технології або занадто дорогі і багато витрачають енергії, або ж системи очищення швидко засмічуються і стають непридатними. Все це робить опріснення безглуздим з економічного погляду.

Андрій Гейм, лауреат Нобелівської премії з фізики 2010 року, та його колеги з Манчестерського університету знайшли нове застосування для графена – нового матеріалу на базі вуглецю, створеного Геймом та Костянтином Новосьоловим у 2004 році. Вони виявили, що графен можна перетворити на особливе атомне "решета", якщо врахувати те, як поводяться різні іони в оточенні молекул води.

Команда Гейма звернула увагу на одну просту властивість води, яка відома хімікам вже понад сто років – здатність утворити слабкі водневі зв'язки з негативно та позитивно зарядженими іонами. Це "вміння" води пояснює те, чому вона добре розчиняє в собі більшу частину солей, цукрів, кислот та інших органічних та неорганічних сполук. Фактично, після розчинення солі у воді кожен її іон виявляється оточений своєрідною "шубою" з молекул води.

Іони в такій "шубі", як зауважили Гейм та його колеги, будуть помітно більшими за розмірами, ніж самі молекули води або нейтрально заряджені атоми. Завдяки цьому їх можна відсіяти від води, якщо створити сито, що пропускає молекули води, але не пропускає більші іони. Іони будуть затримуватись ним через те, що ті просто не "влазять" у них, не втративши частину молекул води, що невигідно з енергетичної точки зору з точки зору законів фізики.

Вчені давно намагалися пристосувати для цих цілей "нобелівський вуглець", проте проблема полягала в тому, що плівки графена набухають при попаданні у воду і починають пропускати не лише воду, а й іони магнію, натрію та інших речовин. Гейм, Найр та їхні колеги вирішили цю проблему, навчившись склеювати поодинокі смужки з графену таким чином, що вони майже не набухають при контакті з водою, за допомогою звичайного епоксидного клею.

У такому вигляді подібні "графенова решета" пропускають лише 2% іонів магнію, натрію, калію, літію та інших елементів, що фактично перетворює їх на надефективні опріснювачі води, що не потребують зовнішніх джерел енергії. Поки що не зрозуміло, як такі плівки будуть реагувати на забруднення. Фізики планують перевірити найближчим часом.

Те, які іони і як багато їх пропускає подібне "сито", залежить від відстані між плівками, що дозволяє використовувати їх не тільки для опріснення води, але й для очищення різних зразків від непотрібних іонів або молекул. Як сподіваються вчені, простота виготовлення їх мембран, їх невисока вартість і висока ефективність роботи допоможуть їм швидко проникнути навіть у найбідніші куточки Землі і тим самим допомогти вирішити проблему доступу до води.

<< Назад: Китай - найбільший у виробник сонячної енергії 12.04.2017

>> Вперед: Розумне дитяче ліжечко від Ford 11.04.2017

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Доведено існування правила ентропії для квантової заплутаності 09.05.2024

Квантова механіка продовжує дивувати нас своїми таємничими явищами та несподіваними відкриттями. Нещодавно Бартош Регула із Центру квантових обчислень RIKEN та Людовіко Ламі з Амстердамського університету представили нове відкриття, яке стосується квантової заплутаності та її зв'язку з ентропією. Квантова заплутаність відіграє важливу роль у сучасній квантовій інформатиці та технологіях. Однак складність її структури робить розуміння та керування нею складними завданнями. Відкриття Регулу та Ламі показує, що для квантової заплутаності справедливе правило ентропії, подібне до того, що існує для класичних систем. Це відкриття відкриває нові перспективи в галузі квантової інформатики та технологій, поглиблюючи наше розуміння квантової заплутаності та її зв'язку з термодинамікою. Результати дослідження вказують на можливість оборотності перетворень заплутаності, що може спростити їх використання в різних квантових технологіях. Відкриття нового правила е ...>>

Міні-кондиціонер Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

Літо - час відпочинку та подорожей, але часто спека може перетворити цей час на нестерпне борошно. Зустрічайте новинку від Sony – міні-кондиціонер Reon Pocket 5, який обіцяє зробити літо комфортнішим для своїх користувачів. Sony представила унікальний пристрій - міні-кондиціонер Reon Pocket 5, який забезпечує охолодження тіла у спекотні дні. З його допомогою користувачі можуть насолоджуватися прохолодою у будь-який час та в будь-якому місці, просто носячи його на шиї. Цей міні-кондиціонер оснащений автоматичним налаштуванням режимів роботи, а також датчиками температури та вологості. Завдяки інноваційним технологіям, Reon Pocket 5 регулює свою роботу залежно від активності користувача та умов довкілля. Користувачі можуть легко настроювати температуру за допомогою спеціальної мобільної програми, підключеної через Bluetooth. Крім того, для зручності доступні спеціально розроблені футболки та шорти, до яких можна прикріпити міні-кондиціонер. Пристрій може ох ...>>

Енергія з космосу для Starship 08.05.2024

Виробництво сонячної енергії в космосі стає все більш реальним з появою нових технологій та розвитком космічних програм. Керівник стартапу Virtus Solis поділився баченням використання Starship від SpaceX для створення орбітальних електростанцій, здатних забезпечувати енергією Землю. Стартап Virtus Solis представив амбітний проект створення орбітальних електростанцій, використовуючи Starship від SpaceX. Ця ідея може значно змінити сферу виробництва сонячної енергії, зробивши її доступнішою та дешевшою. Основою плану стартапу є зниження вартості запуску супутників у космос із використанням Starship. Передбачається, що завдяки цьому технологічному прориву виробництво сонячної енергії у космосі стане конкурентоспроможнішим порівняно з традиційними джерелами енергії. Віртуальна Solis планує створити великі фотоелектричні панелі на орбіті за допомогою Starship для доставки необхідного обладнання. Однак одним із ключових виклик ...>>

Новий метод створення потужних батарей 08.05.2024

З розвитком технологій та розширенням використання електроніки стає все більш актуальним питання створення ефективних та безпечних джерел енергії. Дослідники з Квінслендського університету представили новий підхід до створення потужних батарей на основі цинку, який може змінити пейзаж енергетичної індустрії. Однією з головних проблем традиційних батарей, що перезаряджаються, на водній основі була їх низька напруга, що обмежувало їх застосування в сучасних пристроях. Але завдяки новому методу, розробленому вченими, цей недолік успішно подолано. В рамках свого дослідження вчені звернулися до спеціального органічного з'єднання – катехолу. Воно виявилося важливим компонентом, здатним покращити стабільність роботи батареї та збільшити її ефективність. Цей підхід призвів до значного збільшення напруги цинк-іонних акумуляторів, що зробило їх конкурентоспроможнішими. За словами вчених, такі батареї мають кілька переваг. Вони мають б ...>>

Спиртуознавство теплого пива 07.05.2024

Пиво, як один із найпоширеніших алкогольних напоїв, має свій унікальний смак, який може змінюватись в залежності від температури споживання. Нове дослідження, проведене міжнародною групою вчених, виявило, що температура пива значно впливає на сприйняття алкогольного смаку. Дослідження, очолюване матеріалознавцем Лей Цзяном, показало, що з різних температурах молекули етанолу і води формують різні типи кластерів, що впливає сприйняття алкогольного смаку. При низьких температурах утворюються пірамідоподібні кластери, що знижує гостроту "етанолового" смаку і робить напій менш алкогольним на смак. Навпаки, при підвищенні температури кластери стають ланцюжнішими, що призводить до більш вираженого алкогольного смаку. Це пояснює, чому смак деяких алкогольних напоїв, таких як байцзю, може змінюватись в залежності від температури. Отримані дані відкривають нові перспективи для виробників напоїв, ...>>

Випадкова новина з Архіву

Генетична зброя 03.06.2019

Вчені з Університету Меріленда створили генетично модифікований (ГМ) грибок, який виділяє токсин, який вбиває малярійних комарів.

Ефективність цього методу боротьби з носіями смертельно небезпечної інфекції була вперше протестована поза лабораторними умовами.

Дослідники внесли в грибок Metarhizium pingshaense гени, що кодують активовані кальцієм калієві іонні канали та гібридний гексатоксин-Hv1a. Останній виділяють смертельно небезпечні австралійські воронкові павуки. Для випробування гібридного грибка, патогенного для комарів Anopheles coluzzii, було використано "Москітна сфера" - комплекс, побудований для імітації природного середовища в Буркіна-Фасо (Західна Африка). У цьому регіоні захворюваність на малярію в 2017 році склала 7,9 мільйона випадків.

"Москітна сфера" складалася із шести відсіків. У чотирьох із них, укритих парниковою плівкою, знаходилися споруди з телятами, рослини для дорослих комарів та місця для спарювання. Стійкі до інсектицидів A.coluzzii були зібрані для експерименту у вигляді личинок з природних місць проживання, а всередині відсіків комахи досягли дорослої форми. Грибок був поміщений на тканину, яку підвісили усередині "сфери".

Виявилося, що комарі, які зазнали впливу гібридного білка, вмирали в 1,6 рази швидше, ніж від дикої форми M.pingshaense. Населення комах гинула протягом 45 днів. При цьому грибки менш видоспецифічні, ніж метод генного драйву, за допомогою якого шкідливі мутації поширюються всередині дикої популяції комарів за допомогою ГМ-комах.

Дивіться повний Архів новин науки та техніки, новинок електроніки

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт