Швейцарським вченим вперше вдалося отримати одношарову графенову мембрану, яку можна використовувати для поділу газових сумішей. Спеціально для цього був розроблений не призводить до появи тріщин спосіб перенесення графенових плівок площею до одного квадратного міліметра на пористу підкладку. За допомогою такої мембрани вдалося виділити водень з його сумішей з вуглекислим газом і з метаном, пишуть вчені в.
Один із способів використання почесних кристалів - поділ рідин і газів. Зазвичай такі матеріали пропонують використовувати для поділу і очищення рідин, але за допомогою них можна ділити і газові суміші. Правда, робити це набагато складніше - зазвичай для цього доводиться використовувати квантові ефекти, наприклад відмінності в довжині хвилі де Бройля у різних газів. Такий поділ завжди відбувається в багатошарових системах - молекули одних газів можуть проникнути в зазор між шарами, пов'язаними між собою силами Ван-дер-Ваальса, а молекули інших газів - не можуть. Використовувати ж для ефективного поділу газових сумішей одношарові почесні кристали досі не вдавалося. Теоретично можливість такого процесу в кристалах, що містять нанометрові пори, передбачалася, проте на практиці такий процес реалізований не був.
Вперше розділити суміш газів за допомогою одношарного графена в реальному експерименті вдалося групі швейцарських матеріалознавців з Федеральної політехнічної школи Лозанни під керівництвом Кумара Агравала (Kumar V. Agrawal). Для цього вчені запропонували використовувати кристал одношарового графена, нанесений на пористу вольфрамову підкладку. Одна зі складнощів такого нанесення - неможливість перенесення графену досить великої площі на потрібну поверхню без появи в ньому тріщин. Через виникнення тріщин молекули газу можуть просто проходити крізь пошкоджений графен, тому використовуватися в якості газороздільної мембрани він вже не може.
Вирішити цю проблему вчені змогли, використавши для перенесення додатковий шар нанопористого вуглецю. У результаті вуглець у графені виявляється пов'язаний з вуглецем у допоміжному шарі і перенести цю структуру на металеву пористу підкладку вдається без пошкоджень. Вуглецевий шар при цьому виявляється при цьому між підкладкою і графеном, але на властивості мембрани через свою пористість не впливає.
У отриманих таким чином графенових мембранах площею до одного квадратного міліметра природним чином утворюються пори. Ці пори мають діаметр менше одного нанометра і можуть пропускати через себе молекули водню або гелію, затримуючи при цьому більш великі молекули інших газів. При цьому і їх концентрацію в мембрані, і розмір можна міняти за рахунок додаткової обробки плівки озоном.
Застосовність таких пристроїв для поділу газів вчені продемонстрували, виділивши водень з його сумішей з вуглекислим газом і з метаном. Для цього газові суміші продавлювалися крізь графенові мембрани при тиску від 1,5 до 7 атмосфер і температурі від 25 до 250 градусів Цельсія. Максимальної селективності вдалося досягти для суміші водню і метану при температурі 250 градусів Цельсія (водень у 25 швидше проходив через мембрану, ніж метан). Проникність мембрани при цьому досягала 0,4 мікромоля в секунду (в перерахунку на 1 квадратний метр мембрани і різниці тисків з двох сторін від мембрани в 1 паскаль), навіть незважаючи на порівняно невелику концентрацію пір. Автори роботи зазначають, що, наприклад, суміш водню і гелію розділити таким чином практично не вдається.
За словами матеріалознавців, поки до застосування подібних мембран на практиці далеко, проте розроблені ними технології перенесення плівок на потрібну підкладку без пошкоджень і можливість управління розміром і концентрацією пір (а відповідно - селективністю і проникністю мембран) роблять їх трохи ближче до реальності.
Зазвичай мембрани на основі графена та інших почесних матеріалів використовуються для фільтрування рідин а не газів. Зовсім недавно хіміки знайшли спосіб керувати проникністю таких мембран для води, змінюючи додану до них електричну напругу.