Verfahrenstechnik 4/2022

Weitere Magazine

Info

VERFAHRENSTECHNIK IM ALLTAG I SERIE Moleküle sieben Natürliche Öffnungen im Kristallgitter technisch nutzen Forschenden aus Bielefeld, Bochum und Yale ist es gelungen, eine Schicht aus zweidimensionalem Siliziumdioxid herzustellen. Diese enthält natürliche Poren und kann daher wie ein Sieb für Moleküle und Ionen genutzt werden. Die Wissenschaft sucht schon seit Längerem nach solchen Materialien, denn sie könnten etwa beim Entsalzen von Meerwasser helfen oder in neuartigen Brennstoffzellen zum Einsatz kommen. Wenn zweidimensionale Materialien mit hoher Präzision durchstochen werden, kann man sie nutzen, um bestimmte Ionen oder Moleküle auszusieben. Forschende haben immer wieder versucht, das aus Kohlenstoff-Atomen bestehende Material Graphen für diesen Zweck zu verwenden. Da es keine natürlichen Poren besitzt, müssen diese künstlich eingefügt werden. Aber es ist schwierig, Löcher mit definierter Größe in Graphen zu erzeugen, ohne das Material nachhaltig zu schädigen, da es leicht bricht. Folglich galt es, eine Alternative zu finden. Nun hat sich ein Forschungsteam die Tatsache zunutze gemacht, dass das Autorin: Dr. Julia Weiler, Dezernat Hochschulkommunikation, Ruhr-Universität Bochum Kristallgitter von zweidimensionalem Siliziumdioxid Öffnungen besitzt. „Siliziumdioxid hat natürlicherweise eine sehr hohe Dichte an winzigen Poren, die man in künstlichen Membranen nicht erzeugen könnte“, sagt Petr Dementyev von der Bielefelder Arbeitsgruppe Physik supramolekularer Systeme und Oberflächen. „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.“ Die Herstellung ist aufwändig 2D-Siliziumdioxid ist bereits seit 2010 bekannt. Seine Herstellung war allerdings sehr teuer und nur in kleinem Maßstab möglich. Forschende aus Bochum, Biele- feld und Yale brachten Expertise aus der Materialchemie, dem chemischen Engineering und der chemischen Physik zusammen, um einen neuen Herstellungsprozess zu erarbeiten. Sie nutzten die sogenannte Atomic Layer Deposition, um eine einzige Lage Siliziumdioxid auf einer Goldoberfläche abzuscheiden. Durch ein Hochdruckverfahren überführten die Forschenden die Lage in ihre zweidimensionale Form und charakterisierten sie dann spektroskopisch und mikroskopisch im Detail. Anschließend untersuchten sie den Gasfluss durch die 2D- Membran in einer Vakuumkammer. Während verdampftes Wasser und verdampfter Alkohol die Siliziumdioxid- Schicht durchdringen konnten, wurden die Gase Stickstoff und Sauerstoff zurückgehalten. „Materialien wie dieses mit selektiver Durchlässigkeit sind in der Industrie sehr gefragt“, sagt Prof. Dr. Anjana Devi von der Ruhr-Universität Bochum. Bevor das 2D-Siliziumdioxid in der Praxis zum Einsatz kommen kann, gilt es jedoch, genau zu evaluieren, wie sich viele verschiedene Moleküle an die Materialoberfläche anlagern oder wie sie diese durchdringen können. Bild: RUB, AG Chemie Anorganischer Materialien www.ruhr-uni-bochum.de 42 VERFAHRENSTECHNIK 2022/04 www.verfahrenstechnik.de
VORSCHAU IM NÄCHSTEN HEFT: 5-6/2022 ERSCHEINUNGSTERMIN: 20. 05. 2022 • ANZEIGENSCHLUSS: 05. 05. 2022 01 02 03 04 01 Eine abwasserarme oder gar abwasserfreie industrielle Produktion wird verstärkt gefordert – auf der Ifat werden Ende Mai die dafür erforderlichen Technologien präsentiert (Foto: Messe München) 02 Smart Glasses forcieren die Digitalisierung in der Petrochemie (Foto: Peppperl+Fuchs) 03 Die Hannover Messe will Ende Mai mit den Schwerpunkthemen Digitalisierung und Nachhaltigkeit klare Impulse für eine effiziente Produktion und Klimaschutz setzen (Foto: Deutsche Messe) Der direkte Weg Internet: www.verfahrenstechnik.de E-Paper: digital.verfahrenstechnik.de Redaktion: redaktion@verfahrenstechnik.de 04 Um seine Mitarbeiter zu schützen, setzt ein Sonderabfallspezialist auf ein stationäres Gaswarnsystem (Foto: Dräger) (Änderungen aus aktuellem Anlass vorbehalten) www.verfahrenstechnik.de VERFAHRENSTECHNIK 2022/04 43
Seite 1 und 2: 19098 04 April 2022 www.verfahrenst
Seite 3 und 4: EDITORIAL Zwischen Entsetzen und No
Seite 5 und 6: Zahlen, Daten, Fakten in Zeiten des
Seite 7 und 8: ESG-Umfrage: Daten fürs Gemeinwohl
Seite 9 und 10: DIGITALISIERUNG I TITEL Im Rahmen e
Seite 11 und 12: DIGITALISIERUNG I TITEL wich und Fr
Seite 13 und 14: LEBENSMITTEL- UND GETRÄNKETECHNIK
Seite 25 und 26: Roboter palettiert Getränkegebinde
Seite 27 und 28: KOMPONENTEN UND SYSTEME 01 Die durc
Seite 29 und 30: KOMPONENTEN UND SYSTEME zuverlässi
Seite 31 und 32: KOMPONENTEN UND SYSTEME Vakuumkompo
Seite 33 und 34: MESSEN, REGELN, AUTOMATISIEREN werd
Seite 35 und 36: Digitale Zwillinge liefern ein digi
Seite 37 und 38: MESSEN, REGELN, AUTOMATISIEREN sier
Seite 39 und 40: MESSEN, REGELN, AUTOMATISIEREN Modu
Seite 41: BETRIEBSTECHNIK Wassernebel durch H

Verfahrenstechnik 4/2022

Erfolgreiche ePaper selbst erstellen

Template löschen?

Als Template speichern?