Trái với những kết luận trước đây, graphene nổi trên mặt nước nhưng không đẩy nước mà thu hút nó. Điều này đã được các nhà hóa học Liubov Belyaeva và Pauline van Deursen và Grégory F. Schneider chứng minh, báo cáo được xuất bản trên tờ Vật liệu tiên tiến.
Graphene được tạo thành từ vật liệu tương tự graphite – ví dụ như bút chì – đó là lý do tại sao trong một thời gian dài graphene được giả định là chất chống thấm nước. Sự khác biệt với graphite là do graphene có độ lớn chỉ bằng một nguyên tử đơn lẻ.
Quan trọng đối với cảm biến sinh học
Các nghiên cứu về graphene làm phát sinh nhiều ý tưởng khác nhau về tính chất làm ướt của nó. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Leiden, Hà Lan đã khám phá ra rằng bề mặt của graphene trên mặt nước, với điều kiện nó là sạch và trơn, là chất ưa nước. Nói cách khác, graphene trong nước thu hút nước.
Ứng dụng graphene
Hiểu biết sâu rộng rất có ý nghĩa đối với các ứng dụng trong tương lai của graphene. Lớp nguyên tử mỏng các nguyên tử cacbon được sắp xếp trong một cấu trúc tổ ong, làm cho vật liệu thích hợp để sử dụng trong bộ cảm biến sinh học giải mã DNA. Vật liệu siêu mỏng này cũng có thể được sử dụng trong cảm biến, lọc nước và màng của tế bào nhiên liệu. Trong tất cả các trường hợp này, lớp graphene được tiếp xúc với nước ở cả hai mặt.
Trên bề mặt nước
Trong một thời gian dài, graphene được cho là đẩy nước. Các nhà nghiên cứu cho rằng điều này là do graphene thường được tạo ra trên một bề mặt kim loại và sau đó chuyển sang một chất hỗ trợ rắn như một tấm silic mỏng. Tuy nhiên trong quá trình chuyển giao này, graphene có thể bị hư hỏng hoặc bị nhiễm bẩn, làm ảnh hưởng đến tính chất làm ướt.
Độ cong của giọt nước
Để xác định bề mặt của một lớp graphene còn nguyên vẹn hay không, các nhà khoa học đã nhỏ một giọt nước vào lớp graphene. Sau đó họ xác định độ cong của giọt nước để xem bề mặt không thấm nước, hoặc nó có hút nước. Trên đây chỉ là lý thuyết, bởi vì trong thực tế, một giọt nước nhỏ sẽ làm vỡ lớp graphene mỏng ngay lập tức, tạo ra những vết nứt, và không thể đo được nữa.
Bắt chước nước
Các nhà nghiên cứu giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng nước đá hoặc hydrogel thay vì nước làm lớp hỗ trợ. Nước đá và hydrogel đặc hơn và là những chất bắt chước nước tốt. Các nhà nghiên cứu có thể nhỏ các giọt nước lên graphene và đo góc tiếp xúc giữa bề mặt graphene và bề mặt giọt nước. Họ cũng lặp lại các phép đo với các chất lỏng khác có tính phân cực khác nhau. Sau đó họ có thể xác định tất cả các tương tác phân tử của nước ngầm được cảm nhận bởi các phân tử trong giọt nước bên trên.
Thay đổi hoàn toàn quan điểm
Khám phá này có ảnh hưởng lớn đến ứng dụng của graphene trong cảm biến, lọc nước, và các tế bào nhiên liệu màng, tất cả đều có graphene tiếp xúc với nước. Các nhà phát triển sẽ phải nghiên cứu một điểm khởi đầu hoàn toàn khác biệt, graphene không đẩy nước mà hút nước.
(Vista)
Đăng ngày: 10/01/2018