فیلتر تک لایه ای از گرا فن، پتانسیل جداسازی هیدروژن از دیگر ایزوتوپهایش را نشان داده است. این تکنولوژی می تواند پاکسازی ضایعات هسته ای را بهینه کند و تولید آب سنگین را آسان نماید.

محققان، به رهبری برنده جایزه نوبل آقای آندره جیم در دانشگاه منچستر، غشاهای گرافنی را به عنوان یک الک جهت جداسازی مخلوطی از هسته های هیدروژن  و هسته های دوتریوم استفاده کردند. دوتریوم یک ایزوتوپ هیدروژن است.

ایزوتوپها انواع مختلف یک عنصرهستند به این معنی که آنها دقیقا همان رفتار شیمیایی را نشان می دهند اما جرم های مختلفی دارند. دوتریوم که عنصر هیدروژن با یک نوترون اضافی است، غالبا جهت مطالعه مکانیسم  واکنشهای شیمیایی و در راکتورهای هسته ای آب سنگین استفاده می‌شود.

استفاده از غشاگرافن برای جداسازی دوتریوم از هیدروژن امکان تولید سریع‌تر و اقتصادی‌تر اب سنگین را فراهم خواهد کرد به عنوان مثال به 10 برابر انرژی کمتر از روشهای کنونی نیاز خواهد بود. کارخانجات نیروی هسته‌ای اغلب هزاران تن آب سنگین در طول عمرشان استفاده می‌کنند.

تیتانیوم یک ایزوتوپ رادیو اکتیو هیدروژن است که سنگین‌تر از دوتریوم می‌باشد. در کارخانجات شکافت هسته‌ای تریتیوم به عنوان یک محصول فرعی تولید می‌شود و بایستی با احتیاط جدا گردد. امید آن می‌رود که شکافت دوتریوم و تریتیوم در آینده در تولید نیروی هسته ای استفاده شود.

برای تعیین اینکه آیا دوترون ها ( اتمهایی از دوتریوم) می توانند شبیه هیدروژن، در ورقه های تک لایه نیترید بور یا گرافن نفوذ کنند، آزمونهایی انجام شد.بر طبق تئوری نفوذ یکسانی برای هر دو اتم هیدروژن و دوتریوم پیش بینی می‌شود.انتظار می‌رفت دوترون‌ها به راحتی از غشاها عبور کنند . ولی‌غشا های با ضخامت اتمی از گرافن و نیترید بور از عبور دوترون‌ها جلوگیری کردند.

این دوترون‌های الک شده به طور موثری منجر به جداسازی موثر هیدروژن و دوتریوم شدند. این یافته ها پتانسیل استفاده از لایه هایی با ضخامت اتمی از  نیترید بور و گرافن را برای غنی سازی مخلوط دوتریوم و تریتیوم را نشان داد.

این اولین غشای نشان داده شده در دمای اتاق برای تشخیص بین ذرات زیر اتمی است. از آنجاییکه یک تکنولوژی تماما مقیاس پذیر است ، ما امیدواریم این پروژه به سرعت راهی برای کاربرد در دنیای واقعی پیدا کند.

دکتر مارسلولوزادا-هیدالگو- ام

 نتایج این تحقیق در مجله ساینس چاپ شده است.

مترجم: ترکان رضایی

منبع: azonano

قابل توجه سایت‌های فارسی: کپی برداری از این مطلب بدون درج منبع به هیچ عنوان جایز نیست.