Новые исследования в области нанотехнологий для защиты от биологических угроз и декарбонизации транспорта
Два исследования доцента химической и биомолекулярной инженерии Пирана Кидэмби, опубликованные в журналах ACS Applied Materials and Interfaces и ACS Nano, предлагают новые подходы к фильтрации наночастиц и повышению эффективности водородного транспорта.
Одноатомные фильтры для защиты от биологических угроз
Исследование, опубликованное 29 августа 2022 года в ACS Applied Materials and Interfaces, посвящено созданию фильтров толщиной в один атом, способных задерживать наночастицы размером до 5 нм (примерно в 12 000 раз меньше человеческого волоса) в воздушных потоках.
Такие фильтры могут защитить военных и спасателей от биологических угроз, будучи менее громоздкими, чем современные HEGA-фильтры (High Efficiency Gas Absorption). Последние — большие, объёмные, ограничивают поток воздуха и создают нагрузку на шею при длительном использовании.
«Мы создаём самые тонкие из возможных фильтров — толщиной в один атом. Это обеспечивает лучший воздушный поток для дыхания и охлаждения за счёт потоотделения, но при этом блокирует частицы размером до пяти нанометров, что намного меньше большинства вирусов или других биологических агентов», — пояснил Пиран Кидэмби.
Ультратонкие мембраны для водородных топливных элементов
Работа, опубликованная 6 октября 2022 года в ACS Nano, исследует создание ультратонких (толщиной в один атом) мембран для повышения эффективности и экологичности транспорта. Водород рассматривается как перспективный источник энергии, поскольку при сгорании в топливном элементе он выделяет только воду, а не CO2, как автомобили на бензине.
Современные мембраны для водородных топливных элементов пропускают часть водорода, что снижает их эффективность. Новое исследование предлагает решить эту проблему с помощью одноатомного материала — графена.
«Мы обнаружили, что создание ангстрем-размерных протон-селективных дефектов в одноатомных плёнках графена позволяет получить мембраны для топливных элементов следующего поколения, — сказала Николь Мёринг, аспирантка по междисциплинарным материалам и первый автор статьи. — Наложение двух таких слоёв практически полностью устранило утечку водорода по сравнению с обычными мембранами. Мы считаем, что наша технология предлагает новые решения некоторых устойчивых проблем в этой области».