 |
Обработка графеновых нанопор азотом позволит им отфильтровывать гелий-3
|
|
 |
Гелий-3
намного менее распространен, нежели обычный гелий-4: в земной атмосфере
на миллион частей гелия-4 приходится 1,4 части гелия-3. Оба изотопа
постоянно улетучиваются в космос, но убыль гелия-4 восполняется за счет
альфа-распада тяжелых элементов, а практически весь гелий-3 на Земле
сохранился со времен формирования планеты. Растворенный в мантии, он
через вулканы и разломы поступает в воздух – в количестве нескольких
килограммов в год.
При этом современная наука –
ядерная и термоядерная физика, некоторые области химии – постоянно
нуждается в некоторых количествах гелия-3, который получают промышленно в
реакции распада трития. Однако получаемых объемов постоянно не хватает,
так что весьма привлекательной выглядит возможность добывать его в ходе
простого процесса фильтрации из естественных источников.
Возможность
такую открывают теоретические расчеты и моделирование, проведенные
недавно химиками под общим руководством новозеландского профессора Питера Швердтфегера (Peter
Schwerdtfeger). Работа показала, что внесение в плоский лист графена
отверстий определенного размера меняет его проницаемость, и если затем
функционализировать поры азотом, энергетический барьер, который придется
преодолеть атомам гелия-3 для проникновения сквозь них будет достаточно
низок, а для гелия-4 – высок для того, чтобы эти изотопы эффективно
разделялись.
В принципе, такой подход может
быть в будущем адаптирован и для разделения других газов. Графен для
этого достаточно инертен, существуют технологии создания в нем нанопор
нужного диаметра. «Гелий-3 был лишь использован в качестве примера, для
проверки того, что квантовые эффекты, возникающие в нанопорах, могут
быть использованы для разделения изотопов», - говорит Швердтфегер. Хотя
практической работы в этом направлении остается немало: достаточно
сказать, что пока не существует надежных и простых способов получения
крупных листов графена.
|
