סיקור מקיף

מסננים ננו-טכנולוגים

חוקרים מאוניברסיטת רייס (Rice) בארה"ב, ועמיתיהם מפינלנד ומהונגריה, מצאו דרך לייצר מסננים מננו-שפופרות פחמן שיוכלו לשמש במגוון יישומים כגון מסנני-אוויר עדינים ביותר ומצע לזרזים המאיצים תגובות כימיות.

מכשירים זעירים מוזרקי ננו-צינוריות עם יערות של ננו צינוריות פחמן הגדלים בנקבוביות יכולים לשמש כמסננים או כנשאים לזרזים משופרים. צילום: אוניברסיטת רייס
מכשירים זעירים מוזרקי ננו-צינוריות עם יערות של ננו צינוריות פחמן הגדלים בנקבוביות יכולים לשמש כמסננים או כנשאים לזרזים משופרים. צילום: אוניברסיטת רייס
ממצאי המחקר, שפורסמו בכתב-העת המדעי ACS Nano, מדגימים כיצד מסננים אלו יכולים להרחיק עד תשעים ותשעה אחוזים מחלקיקים בעלי קוטר הקטן ממיקרומטר.

באמצעות השימוש בשיטת "רבוץ אדים כימי" (chemical vapor deposition, CVD), צוות מחקר מאוניברסיטת רייס, בראשותו של Robert Vajtai, חוקר במחלקה להנדסה מכאנית ומדעי-החומרים, הכין התקנים הנראים במבט ראשון כעין ראשי-מקלחת זעירים. לאחר כשלושים דקות במתקן ה- VCD, החרירים, שנוצרו בלייזר, והמצויים בתבניות די-תחמוצת הצורן, מתמלאים בננו-שפופרות פחמן ואז דרכם יכולים לעבור חלקיקים ננומטריים בלבד.

כאשר מחברים לשפופרות אלו זרזים כימיים, אזי חלקיקים נכנסים דרך צידו האחד של המסנן ויוצאים מצידו השני כחומר אחר, לאחר שעבר תגובה כימית. התהליך דומה למה שמתרחש בממיר קטליטי של רכבים, שבו מומר פחמן חד-חמצני לתערובת פחות רעילה של פחמן דו-חמצני, תרכובות חנקן ומים.

"אפילו כאשר החרירים גדולים יותר מהחלקיק עצמו, המסנן נותר יעיל ביותר," אומר החוקר הראשי. "הרעיון העיקרי הוא שיש לך "יער" של ננו-שפופרות פחמן. הגז זורם דרכו, ובשל המרחק הקטן מאוד שבין השפופרות, אטומי הגז נתקלים ברבים מהן לפני שהם יוצאים מצידו השני.

"תגובה חזקה זו, בהשוואה לחומרים מקרוסקופיים ואפילו מיקרוסקופיים אחרים, מספקת שיטה טובה ביותר להכנת מסננים או תבנית זרז שהינם יעילים הרבה יותר מאלו הקיימים היום בחנויות," אומר החוקר.

מידת חדירותם של המסננים תלויה באופן הדוק במשך הזמן שלקח לשפופרות להיווצר, מה שקובע את אורכן וצפיפותן. הצוות בחן את יכולתו של המסנן לתפקד כזרז באמצעות חיבור פלאדיום לתוככי ננו-השפופרות והשימוש בהן לשם המרת פרופן (propene) לפרופאן (propane), מבדק שהוא אמת מידה מקובלת לקיומה של יכולת קטליטית. הם מצאו כי הקרומיות המשופעלות "הראו פעילות מעולה ויציבה," כדברי המאמר.

הידיעה מהאוניברסיטה

תגובה אחת

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן