ЛОНДОН./BBC/. Усны молекулыг нэвтрүүлдэг боловч натри, хлор, эрдсийн бусад найрлагуудыг нэвтрүүлдэггүй графены тусгай “шүүрийг” ашиглан далайн усыг цэвэршүүлэх шүүлтүүрийг Их Британийн эрдэмтэд дэлхийд анх удаагаа зохион бүтээлээ.

Энэ шүүлтүүр нь цэвэр усны гачигдалд ороод буй дэлхийн сая сая хүмүүст тун хэрэгтэй юм. Одоогийн байдлаар шинэ шүүлтүүрийг турших ажил явагдаж байгаа бөгөөд түүнийг одоо ашиглагдаж буй ус цэвэршүүлэх мембрант шүүлтүүртэй харьцуулж байгаа аж.

Өнөөг хүртэл графен шүүлтүүр үйлдвэрлэхэд туйлын хүндрэлтэй байсан юм. Шинэ төрлийн шүүлтүүрийг доктор Рахул Найр-аар ахлуулсан Манчестерын их сургуулийн эрдэмтдийн баг хийсэн бөгөөд судалгааны дүнг “Nature Nanotechnology” сэтгүүлд нийтэлжээ. Судлаачид үүсмэл бодис, графены ислийн тусламжтайгаар үйлдвэрлэлийн олон практик асуудлуудыг шийдвэрлэж чадсан байна.

Графен нь нүүрстөрөгчийн хоёр хэмжээст аллтроп хувилбар юм. Энэ нь нэг атомын хэмжээний зузаантай бодисын бета, пи холбоосын тусламжтайгаар зургаан талт хоёр хэмжээст талстын торлолыг үүсгэдэг давхарга юм.

Графеныг Манчестерын их сургуулийн судлаачдын баг нээсэн ба графен нь дулаан дамжуулах хосгүй чанартай хамгийн хөнгөн бөгөөд хамгийн хатуу материалуудын нэг билээ.

Гэсэн хэдий ч өнөөг болтол нэг давхаргат графеныг үйлдвэрлэхэд техникийн болон санхүүгийн хувьд хүндрэлтэй байсан юм.

Харин доктор Найр-ын ярьж байгаагаар, графены ислийг лабораторид исэлдүүлэлтийн ердийн процессын тусламжтайгаар амархан үйлдвэрлэж болох ба дараа нь түүнийгээ сийрэг материал дээр түрхэх боломжтой төдийгүй ингэж гаргаж авсан материалаа шүүлтүүр болгон ашиглах боломжтой аж. Түүний үзэж байгаагаар, гол асуудал бол уг шүүрүүдэд өчүүхэн жижигхэн нүх “өрөмдөн гаргах” хэрэгтэй болдог явдал аж.

“Хэрвээ нүхний голч нь нэг нанометрээс том байх юм бол далайн усны эрдсүүд түүгээр нэвтрэн гарчихна. Тийм болохоор далайн усыг цэвэршүүлэн шүүхийн тулд шүүлтүүрийн нүхийг нэг нанометрээс бага голчтой байлгах ёстой болно, энэ нь маш хүнд даалгавар юм” хэмээн эрдэмтэн тайлбарлан ярилаа.

Графены ислийн мембраныг ашиглан нано хэсгүүд, органик молекул, түүнчлэн том эрдэс давсыг шүүх туршилт хийжээ. Гэхдээ мембран нь ердийн давснаас усыг цэвэршүүлэхэд тохирдоггүй байсан, учир нь ингэж цэвэршүүлэхийн тулд “шүүрний” нүх нь бага байх ёстой.

Өнөөг хүртэлх хугацаанд байсаар буй гол асуудал бол графены ислийн хальс нь /пленк/ норгосон үед ялигүй хөөдөг ба ингэснээр усыг нэвтрүүлж эхэлдэг төдийгүй магни, натри болон бусад бодисын ионуудыг нэвтрүүлдэг явдал юм. Харин эрдэмтэд графены ислийн нэг нэгээрээ байгаа судлуудыг ердийн эпоксид давирхайн тусламжтайгаар наах аргыг олсноор энэ асуудлыг шийдэж чаджээ. Ингэснээр графены ислийн хальс нь усанд норсон ч бараг хөөдөггүй байна.

Энэ арга нь эрдэмтдэд мембраны шинж чанарыг эрдэс давсыг ихээр эсвэл багаар нэвтрүүлдэг болгон “тохируулах” боломжийг олгожээ.

Ердийн давс усанд уусах үед давсны молекул бүрийг тойрон усны молекулаас бүрдсэн өвөрмөц бүрхүүл үүсдэг байна. Ингэснээр графены ислийн мембраны нүхнүүд давсыг шүүн усыг нэвтрүүлэх боломжийг олгодог байна.

“Усны молекулууд мембранаар нэг нэгээрээ нэвтрэн гарч чадна, харин натрийн хлоридын молекулууд ингэж чадахгүй. Нэвтрэн гарахын тулд тэдгээр молекулууд усаар бүрхэгдэх ёстой, харин усан бүрхүүлтэй давсны молекул нь сүвний голчоос том хэмжээтэй болчихдог тул нүхээр нэвтрэн гарах боломжгүй” гэж доктор Найр тайлбарлаж байна.

Үүнээс гадна усны молекулууд мембранаар их хурдтай нэвтрэн гардаг явдал нь уг шүүлтүүрийг далайн усыг цэвэршүүлэхэд төгс зохицсон бүтээл болгож байгаа юм.

Нүхний голч нь нэг нанометрт хүрч байгаа нь усны молекулын хэмжээтэй бараг тохирч байгаа ба энэ нь гинжин урвалд хүргэж нэг молекул араасаа нөгөөгөө татан улмаар тэдгээр молекулууд галт тэрэгтэй адилаар мембранаар нэвтрэн гардаг байна.

“Үүний дүнд ус илүү хурдан урсана, хэрвээ нэг талынх нь даралтыг нэмээд өгөх юм бол бүх молекулууд өөр хоорондынхоо устөрөгчийн холбоосны тусламжтайгаар нөгөө тал руугаа хурдан урсан гарна. Гэхдээ энэ нь зөвхөн сүв нүхний голч маш бага байх тохиолдолд л боломжтой” гэж доктор ярилаа.

НҮБ-ийн тооцоолсноор, 2025 он гэхэд дэлхийн хүн амын 14 хувь нь ундны усны гачигдалд орохоор байгаа юм. Олон улс орнууд ус цэвэршүүлэх том том төхөөрөмжүүдийг бариад эхэлжээ. Одоогоор ийм төхөөрөмжүүдэд полимер мембраныг ашиглаж байна.

О.Барс