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영국 맨체스터 대학(The University of Manchester), 요크 대학(University of York), 벨기에 앤트워프 대학(University of Antwerpen)의 연구진은 그래핀 멤브레인으로 물 흐름을 제어할 수 있는 새로운 방법을 개발했다. 그래핀의 독특한 특성을 이용한 이 연구는 스마트 멤브레인 기술을 개발할 수 있는 새로운 길을 열었으며 인공 생물 시스템, 조직 공학, 여과 분야에 새로운 혁신을 불러올 수 있을 것이다. 그래핀은 액체와 가스를 완벽하게 처리할 수 있는 필터 또는 장벽으로 활용될 수 있다. 이번 연구에서는 그래핀 산화물이라는 저렴한 형태의 그래핀이 전류를 사용할 때 새로운 스마트 멤브레인으로서 물의 흐름을 정밀하게 제어할 수 있다는 것을 증명했다. 이러한 멤브레인은 물이 통과하는 것을 완벽하게 차단할 수 있다. 이번 연구진은 전도성 필라멘트를 전기적으로 절연된 그래핀 산화물 멤브레인 속에 삽입했다. 전도성 필라멘트를 통과한 전류는 큰 전계를 형성하여 물 분자를 이온화해서 그래핀 모세관을 통한 물의 이동을 제어한다. 이 연구는 물의 초고속 투과에서부터 차단까지 정확하게 제어할 수 있다. 외부 자극을 사용해서 분자의 투과를 정밀하고 가역적으로 제어할 수 있는 스마트 멤브레인은 많은 과학 분야에 큰 영향을 끼칠 수 있을 것이다. 그래핀 멤브레인을 이용한 물의 전기적 제어는 생물학적 프로세스와 유사하다. 제어된 물 수송은 신장 수분 보전, 체온 조절, 소화를 위한 열쇠가 된다. 따라서 그래핀 멤브레인을 통한 전기적 물 제어는 인공 생물 시스템과 첨단 나노유체 장치 등의 다양한 분야에 적용될 수 있을 것이다. 그래핀 스마트 멤브레인 기술은 물의 흐름을 제어하는 것에 국한되지 않는다. 이전 연구에서는 그래핀 산화물 멤브레인이 담수화의 대안이 될 수 있다는 것이 입증되었다. 또한 다른 연구에서는 위스키의 색소를 제거할 수 있다는 것을 보여주었다. 그래핀 멤브레인은 스마트 흡착제 또는 스펀지로 사용될 수 있다. 멤브레인에 흡수된 물은 사막에서 사용될 수 있다. 또한 이번 연구에서 큰 전계가 물을 이온화할 수 있다는 것을 보여주었기 때문에 갇힌 물의 나노크기 특성을 더 잘 이해할 수 있는 기회를 제공할 것이다. 이 연구결과는 저널 Nature에 ldquo;Electrically controlled water permeation through graphene oxide membranes rdquo; 라는 제목으로 게재되었다(arXiv:1805.06390). |
