Impermeabile a tutto, tranne che all'acqua

[frankyone]

Membrane a base di ossidi di grafene sono in grado di bloccare la diffusione di qualsiasi tipo di molecola, comprese quelle estremamente sfuggenti di elio, ma lasciano passare selettivamente quelle di acqua. L'insolito comportamento può avere interessanti applicazioni nella progettazione di membrane di filtrazione o separazione per la rimozione selettiva di acqua



Particolari membrane a base di grafene sono impermeabili a tutti i gas e liquidi, con un'eccezione: l'acqua riesce a evaporare attraverso di esse più rapidamente di quanto non farebbe se le membrane non ci fossero.

La scoperta, riportata in un articolo pubblicato su "Science" è stata fatta da un gruppo di ricercatori dell'Università di Manchester diretti da Andre Geim, lo scienziato che è stato insignito nel 2010 del premio Nobel per la fisica proprio per le sue scoperte sul grafene.

I ricercatori stavano studiando un materiale derivato del grafene, un foglio di grafene sul quale sono disperse casualmente altre molecole, e in particolare gruppi ossidrilici, testandone resistenza, flessibilità e impermeabilità. Quando hanno sigillato un contenitore con uno di questi film, neppure gli strumenti più sensibili sono stati in grado di rilevare la fuoriuscita di aria né di altri gas, neppure nel caso dell'elio. Ripetendo l'esperimento con liquidi, si sono però accorti che le molecole di acqua diffondevano attraverso la pellicola di ossido di grafene a una velocità addirittura superiore a quella di evaporazione dell'acqua in assenza di qualsiasi filtro di contenimento.



"I fogli di ossido di grafene si organizzano in modo tale che tra loro ci sia uno spazio per un solo strato di molecole d'acqua: queste si dispongono in uno strato monomolecolare di ghiaccio che scivola lungo la superficie del grafene praticamente senza attrito", spiega Rahul Nair, primo firmatario dell'articolo. "Se un altro atomo o molecola tenta lo stesso trucco, trova che i capillari del grafene o sono ristretti per la bassa umidità o sono intasati dalle molecole d'acqua."

"L'elio è un gas difficile da fermare: sia pure lentamente, si possono notare perdite anche attraverso un vetro dello spessore di un millimetro, ma il nostro film ultrasottile lo isolava completamente. Allo stesso tempo, l'acqua evapora attraverso di esso senza ostacoli. Un materiale non dovrebbe comportarsi in modo così strano", ha commentato scherzosamente Geim chiedendosi che cos'altro potrebbe avere in serbo il grafene.

"Giusto per scherzo abbiamo chiuso una bottiglia di vodka con le nostre membrane, scoprendo che la soluzione distillata diventava sempre più forte con il tempo. Nessuno di noi beve vodka, ma è stato molto divertente fare l'esperimento", ha aggiunto Nair.

Più seriamente Geim ha poi osservato che "Le proprietà sono così insolite che è difficile immaginare che non si trovino applicazioni nella progettazione di membrane di filtrazione o separazione per la rimozione selettiva di acqua".

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