آزمایش‌ها نشان می‌دهد که این ماده می‌تواند به منظور جداسازی ایزوتوپ‌های مختلف هیدروژن به کار رود و آب سنگین گران قیمت مورد نیاز صنعت هسته‌ای را تولید کند.
این اولین باری است که گرافن که از شبکه‌های بلوری کربن به صورت صفحاتی با ضخامت یک اتم تشکیل شده است به عنوان یک فیلتر زیر اتمی عمل می‌کند.
این یافته‌ها می‌تواند تولید آب سنگین متشکل از یک نوع نادر هیدروژن به نام دوتریوم که تهیه‌ی آن با تکنولوژی‌های موجود بسیار گران قیمت است را دچار تحول کند.
به گفته‌ی دانشمندان از گرافن همچنین می‌توان به منظور پاک سازی زباله‌های هسته‌ای آلوده به تریتیوم رادیواکتیو، یک ایزوتوپ دیگر هیدروژن استفاده کرد. به گفته‌ی Marcelo Lozada-Hidalgo از دانشگاه منچستر، گرافن اساساً بهترین غربالگر شناخته شده است که می‌تواند ذرات کوچکتر از یک اتم را نیز غربالگری کند.
وی ادامه می‌دهد: «کسب توانایی جداسازی ذرات کوچکتر از اتم با استفاده از غشاها در دمای اتاق تا چندی پیش برای همه‌ی ما غیر قابل تصور بود.»
گرافن که توسط برندگان جایزه‌ی نوبل و پروفسور Andre Geim و Kostya Novoselov از دانشگاه منچستر در سال ۲۰۰۴ کشف شد، جهان علم مواد را با خواص غیر معمول خود از جمله ضخامت اتمی، قدرت فوق‌العاده بالا و رسانایی الکتریکی زیاد خود شگفت زده کرده است.
کاربردهای بالقوه‌ی صنعتی این ماده طیفی از لوازم الکترونیکی انعطاف پذیر که قابل پوشیدن یا تا شدن هستند تا نسل جدیدی از کامپیوترهای فوق سریع و صفحات خورشیدی با بازدهی بالا را در بر می‌گیرند. در طی آخرین پژوهشی که روی این ماده توسط تیم تحقیقاتی به سرپرستی پروفسور Geim انجام شد، خاصیت جدیدی از گرافن یعنی توانایی آن در فیلتر کردن ایزوتوپ‌های اتمی هیدروژن (دوتریوم و تریتیوم) از هیدروژن معمولی کشف شده است.
نادر هیدروژن یعنی دوتریوم در طبیعت به مقدار بسیار کمی وجود دارد. به ازای هر ۶۴۲۰ اتم هیدروژن معمولی تنها یک اتم دوتریوم وجود دارد و افزایش غلظت دوتریوم به منظور ایجاد آب سنگین به عنوان خنک کننده‌ای خاص در نیروگاه‌های هسته‌ای بسیار انرژی‌بر و گران است.
محققان دانشگاه منچستر نشان دادند که گرافن می‌تواند به عنوان فیلتری ساده عمل کند و حرکت دوتریوم را در یک غشای ساخته شده از گرافن و نیترید بور آهسته کند. به این ترتیب با عبور اتم‌های هیدروژن معمولی از غربال، دوتریوم در آن باقی می ماند.
آزمایش‌ها نشان می‌دهد که جداسازی دوتریوم و تریتیوم در دمای اتاق با بازدهی بالا تنها با استفاده از کسری از انرژی لازم برای ایجاد آب سنگین با تکنولوژی‌های موجود امکان‌پذیر است. نتایج پس از افزایش مقیاس ابعاد غشا به چند سانتیمتر مربع نیز موفقیت‌آمیز بوده است.
به گفته‌ی محققان این نشان می‌دهد که فیلتر گرافن می‌تواند در ابعاد صنعتی از جمله مدیریت زباله‌های هسته‌ای و تولید آب سنگین غنی از دوتریوم که به عنوان خنک کننده‌ی هسته‌ای کاربرد دارد استفاده شود.
بنا بر توضیحات Dr Lozada-Hidalgo تریتیوم یک محصول زائد در بسیاری از واکنش‌های هسته‌ای است که باید از محیط زیست پاک‌سازی شود. گرافن می‌تواند این پاک‌سازی را به طور موثر انجام دهد. همچنین آب سنگین در نیروگاه‌های هسته‌ای مورد نیاز است و گرافن می‌تواند به منظور تولید این ماده با هزینه‌ی کم استفاده شود. این اولین غشایی است که قدرت تمایز ذرات در ابعاد زیر اتمی را دارد و امیدواریم به زودی در صنعت کاربردی شود و زباله‌های هسته‌ای پاک‌سازی شوند.
منبع:
منابع مفید: