Un grupo de f\u00edsicos de las universidades de Campinas (Unicamp) y Federal del ABC (UFABC) realizaron simulaciones por computadora que proporcionaron una explicaci\u00f3n para una propiedad singular existente en las membranas elaboradas con \u00f3xido de grafeno, l\u00e1minas de estructura hexagonal conformadas mayoritariamente por \u00e1tomos de carbono y una cantidad peque\u00f1a de \u00e1tomos de ox\u00edgeno e hidr\u00f3geno. Cuando estas hojas, cuyo espesor es tan delgado como un \u00e1tomo, son apiladas unas sobre otras, forman una estructura capaz de funcionar como un filtro para separar los componentes de una soluci\u00f3n homog\u00e9nea, esto es, la mezcla de dos o m\u00e1s l\u00edquidos cuyos componentes no son perceptibles a simple vista.<\/p>\n
La soluci\u00f3n que estudiaron los cient\u00edficos inclu\u00eda un 50% de agua y otro 50% de alcohol (etanol o metanol). Las membranas de \u00f3xido de grafeno dejaban pasar el agua y reten\u00edan el alcohol. Seg\u00fan el modelo te\u00f3rico propuesto por los f\u00edsicos, esa particularidad est\u00e1 dada por la formaci\u00f3n de \u201corificios interconectados\u201d entre las membranas a trav\u00e9s de los cuales pasan las mol\u00e9culas de agua en su totalidad, dejando tras de s\u00ed a las de alcohol. El funcionamiento de ese laberinto molecular que s\u00f3lo atrae al agua fue descrito en un trabajo que sali\u00f3 publicado en la edici\u00f3n de febrero de la revista cient\u00edfica Carbon<\/em>.<\/p>\n Las propiedades de filtrado de las membranas de \u00f3xido de grafeno son bastante conocidas a nivel experimental. \u201cPero ahora hemos conseguido describir en forma\u00a0 m\u00e1s amplia y minuciosa lo que ocurre en ese proceso\u201d, explica el f\u00edsico Douglas Galv\u00e3o, de la Unicamp, uno de los autores del estudio. No se trata de un filtrado mec\u00e1nico, donde las mol\u00e9culas de cierto tama\u00f1o atraviesan la malla de grafeno mientras que otras, con mayor tama\u00f1o, quedan retenidas. Se trata de un mecanismo que involucra atracci\u00f3n qu\u00edmica. \u201cLas membranas de \u00f3xido de grafeno se hinchan y presentan un mayor espaciado entre sus planos. De esa manera se forman canales bidimensionales que inducen el paso del agua\u201d, dice Pedro Autreto, de la UFABC, otro de los autores del estudio.<\/p>\n Dentro de esos laberintos bidimensionales, la presencia de \u00e1tomos de ox\u00edgeno en las l\u00e1minas de grafeno provoca que los \u00e1tomos de hidr\u00f3geno de las mol\u00e9culas del agua formen puentes o conexiones de hidr\u00f3geno. En una mala comparaci\u00f3n, podr\u00eda decirse que es como si tan s\u00f3lo las mol\u00e9culas de agua se tomaran de las manos para salir del laberinto conformado por las membranas de \u00f3xido de grafeno. La eficiencia del proceso depende del grado de oxidaci\u00f3n de las membranas. \u201cCuando el grafeno es puro, es decir, que est\u00e1 formado solamente por \u00e1tomos de carbono, sin vestigios de ox\u00edgeno, se produce una inversi\u00f3n en la selectividad de la membrana\u201d, comenta la f\u00edsica Daiane Damasceno Borges, quien realiz\u00f3 una pasant\u00eda de posdoctorado en la Unicamp y particip\u00f3 en el trabajo. \u201cEn ese caso, son las mol\u00e9culas de alcohol las que atraviesan el filtro y no las de agua\u201d, a\u00f1ade Cristiano Woellner, tambi\u00e9n posdoctorando en la Unicamp.<\/p>\n Pese a ser de car\u00e1cter te\u00f3rico, este trabajo puede ser de utilidad para la fabricaci\u00f3n de nuevos tipos de filtros, m\u00e1s eficientes y baratos. \u201cSimulaciones como esas posibilitan un gran control de variables y pueden encauzar el desarrollo de biocombustibles, en los cuales se requiere separar el etanol del agua\u201d, comenta el f\u00edsico Leandro Seixas, del Centro de Investigaciones Avanzadas en Grafeno, Nanomateriales y Nanotecnolog\u00edas (MackGraphe), de la Universidad Presbiteriana Mackenzie, quien no intervino en el estudio.<\/p>\n Proyecto<\/strong>
\nCentro de Ingenier\u00eda y Ciencias Computacionales \u2013 CECC (n\u00ba 13\/08293-7<\/a>); Modalidad<\/strong>\u00a0Programa Centros de Investigaci\u00f3n, Innovaci\u00f3n y Difusi\u00f3n (Cepid);\u00a0Investigador responsable<\/strong>\u00a0Munir Salom\u00e3o Skaf (Unicamp);\u00a0Inversi\u00f3n <\/strong>R$ 18.478.546,78 (para la totalidad del proyecto).<\/p>\n