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Für noch effizienteres Entsalzen von Meerwasser oder bessere Performance neuartiger Brennstoffzellen haben Forscher der Ruhr-Universität Bochum  eine Schicht aus 2D-Siliziumdioxid hergestellt. Diese enthält natürliche Poren und lässt sich daher wie ein Sieb für Moleküle und Ionen nutzen. Details wurden in der Zeitschrift „Nano Letters“ publiziert, so die RUB in einer Pressemitteilung.

Das Team bestehend auch aus Forschern der Universität Bielefeld und der Yale University, hat sich die Tatsache zunutze gemacht, dass das Kristallgitter von 2D-Siliziumdioxid natürlicherweise Öffnungen besitzt. Mithilfe dieser Öffnungen lassen sich bestimmte Gase voneinander trennen.

„Siliziumdioxid hat natürlicherweise eine sehr hohe Dichte an winzigen Poren, die man in künstlichen Membranen nicht erzeugen könnte. Im Unterschied zu Graphen sind die Poren alle nahezu gleich groß. Und es sind so unglaublich viele, dass sich das Material wie ein feinmaschiges Sieb für Moleküle verhält“, so Petr Dementyev von der Bielefelder Arbeitsgruppe Physik supramolekularer Systeme und Oberflächen.

Atomic Layer Deposition

2D-Siliziumdioxid ist bereits seit 2010 bekannt. Seine Herstellung war allerdings sehr teuer und nur in kleinem Maßstab möglich. Der neue Herstellungsprozess nutzt die sogenannte „Atomic Layer Deposition“, um eine einzige Lage Siliziumdioxid auf einer Goldoberfläche abzuscheiden. Mittels Hochdruckverfahren lässt sich die Lage in ihre zweidimensionale Form überführen. Anschließend wurde der Gasfluss durch die 2D-Membran in einer Vakuumkammer untersucht.

Während verdampftes Wasser und verdampfter Alkohol die Siliziumdioxid-Schicht durchdringen, werden Stickstoff und Sauerstoff zurückgehalten, so das Ergebnis. Bevor das 2D-Siliziumdioxid in der Praxis zum Einsatz kommen kann, gilt es jedoch noch genau zu evaluieren, wie sich viele verschiedene Moleküle an die Materialoberfläche anlagern oder wie sie diese durchdringen können, meinen die Wissenschaftler.

Foto: Ein Wissenschaftler bringt die 2D-Siliziumdioxid-Schicht – die nicht mit dem bloßen Auge sichtbar ist – auf einer Goldoberläche auf. © RUB

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