Nanotube membrane
ন্যানোটিউব ঝিল্লি হয় একটি একক, উন্মুক্ত ন্যানোটিউব (সিএনটি) বা ন্যানোটিউবগুলির একটি বিন্যাস নিয়ে গঠিত একটি ফিল্ম যা একটি মধুচক্রের কোষের মতো একটি অভেদ্য ফিল্ম ম্যাট্রিক্সের পৃষ্ঠের লম্বভাবে অবস্থিত। ন্যানোটিউব ঝিল্লিকে ঐতিহ্যবাহী, সুপরিচিত ছিদ্রযুক্ত ঝিল্লির সঙ্গে আলাদা করার জন্য এখানে 'অভেদ্য' অপরিহার্য। তরল এবং গ্যাসের অণুগুলি একত্রে ঝিল্লির মধ্য দিয়ে যেতে পারে তবে কেবল ন্যানোটিউবগুলির মধ্য দিয়ে। উদাহরণস্বরূপ, জলের অণুগুলি ক্রমযুক্ত হাইড্রোজেন বন্ধন গঠন করে যা সিএনটিগুলির মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময় চেইনের মতো কাজ করে। এর ফলে ন্যানোটিউব এবং জলের মধ্যে প্রায় ঘর্ষণহীন বা পারমাণবিকভাবে মসৃণ ইন্টারফেস তৈরি হয় যা হাইড্রোফোবিক ইন্টারফেসের "স্লিপ দৈর্ঘ্য"-এর সাথে সম্পর্কিত। ছিদ্র প্রাচীরের মধ্যে জলের অ-কন্টিনাম আচরণ বর্ণনা করে এমন স্লিপ দৈর্ঘ্যের মতো বৈশিষ্ট্যগুলি সহজ হাইড্রোডায়নামিক সিস্টেমে উপেক্ষা করা হয় এবং হ্যাগেন-পয়সুইল সমীকরণ থেকে অনুপস্থিত। আণবিক গতিশীল সিমুলেশনগুলি কার্বন ন্যানোটিউবগুলির মাধ্যমে জলের অণুগুলির প্রবাহকে হ্যাগেন-পয়সুইল সমীকরণের বিভিন্ন রূপের সাথে আরও ভালভাবে চিহ্নিত করে যা স্লিপের দৈর্ঘ্যকে বিবেচনা করে। 2000 সালে একক-নল ঝিল্লির (150 এনএম) মাধ্যমে পলিস্টাইরিন কণাগুলির (60 এবং 100 এনএম ব্যাস) পরিবহনের খবর পাওয়া যায়। এর পরপরই, বহু-প্রাচীর এবং দ্বি-প্রাচীরযুক্ত কার্বন ন্যানোটিউব সমন্বিত সমন্বিত ঝিল্লিগুলি তৈরি এবং অধ্যয়ন করা হয়েছিল। এটি দেখানো হয়েছিল যে জল বহু-প্রাচীর নল (অভ্যন্তরীণ ব্যাস 7 এনএম) এবং দ্বৈত-প্রাচীর নল (অভ্যন্তরীণ ব্যাস <2 এনএম) উভয়ের জন্য, হ্যাগেন-পয়সুইল সমীকরণের মাধ্যমে, শাস্ত্রীয় তরল গতিবিদ্যার পূর্বাভাসের চেয়ে পাঁচটি মাত্রায় ঝিল্লির গ্রাফাইটিক ন্যানোটিউব কোরের মধ্য দিয়ে যেতে পারে। হোল্ট এবং অন্যান্যদের পরীক্ষায়, বিশুদ্ধ জল (~ 1.0020 সিপি সান্দ্রতা) একটি সিলিকন নাইট্রাইড ম্যাট্রিক্সে বিভিন্ন ঝিল্লির প্রবাহ এবং পুরুত্ব সহ দ্বি-প্রাচীরযুক্ত কার্বন ন্যানোটিউবগুলির তিনটি নমুনার মাধ্যমে পরিবহন করা হয়েছিল। হ্যাগেন-পোয়েসুইল সমীকরণ দ্বারা গণনা করা হয়েছে যে এই ঝিল্লির বর্ধিত প্রবাহ ছিল যা নো-স্লিপ হাইড্রোডায়নামিক প্রবাহের জন্য প্রত্যাশার চেয়ে তিন ক্রমের বেশি দ্রুত ছিল। 1-2 ন্যানোমিটার ব্যাসের ছিদ্রযুক্ত ন্যানোটিউবগুলির জন্য এই ফলাফলগুলি প্রতি ন্যানোসেকেন্ডে প্রায় 10-40 প্রতি nm2 জলের অণুর সাথে মিলে যায়। মাইনাক মজুমদার এবং অন্যান্যদের দ্বারা অনুরূপ একটি পরীক্ষায়, কঠিন পলিস্টাইরিনে প্রায় 7 এনএম ব্যাসের ন্যানোটিউবগুলি তাদের তরল বেগের জন্য পরীক্ষা করা হয়েছিল। এই ফলাফলগুলি একইভাবে দেখায় যে ন্যানোটিউবগুলির দীর্ঘ স্লিপ-প্লেন রয়েছে এবং প্রবাহের হার প্রচলিত তরল প্রবাহের পূর্বাভাসের তুলনায় চার থেকে পাঁচটি মাত্রার দ্রুততর বলে পাওয়া গেছে। এটি আরও প্রদর্শিত হয়েছিল যে কার্বন ন্যানোটিউব ঝিল্লির মাধ্যমে জলের প্রবাহ (ফিলার ম্যাট্রিক্স ছাড়াই, এইভাবে সিএনটি-র বাইরের পৃষ্ঠে প্রবাহিত হয়) বৈদ্যুতিক প্রবাহ প্রয়োগের মাধ্যমে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে। ন্যানোটিউব ঝিল্লি একদিন ব্যবহার করা যেতে পারে এমন অনেক সম্ভাব্য ব্যবহারের মধ্যে রয়েছে জলের লবণাক্ততা হ্রাস করা। মিত্র ও অন্যান্যরা। (8-14) সিএনটি ভিত্তিক ঝিল্লি উৎপাদনে একটি অভিনব স্থাপত্যের পথপ্রদর্শক। এই পদ্ধতিটি ছিদ্র এবং ঝিল্লির পৃষ্ঠে কার্বন ন্যানোটিউবগুলিকে স্থির করে একটি উচ্চতর ঝিল্লি তৈরি করে। তাদের কাজে, সিএনটিগুলি পলিমারিক বা সিরামিক ঝিল্লিতে স্থির হয়ে যায় যার ফলে কার্বন ন্যানোটিউব স্থির ঝিল্লি (সিএনআইএম) নামে পরিচিত অনন্য ঝিল্লি কাঠামোর বিকাশ ঘটে। এটি একটি ছড়িয়ে ছিটিয়ে থাকা ফর্ম থেকে সিএনটি অচল করে অর্জন করা হয়েছিল। এই ধরনের ঝিল্লি শক্তিশালী, তাপীয়ভাবে স্থিতিশীল এবং উচ্চ নির্বাচনযোগ্যতা ধারণ করে। এখানে লক্ষ্য হল সিএনটিগুলিকে এমনভাবে অচল করা যাতে তাদের পৃষ্ঠগুলি দ্রবণের সাথে সরাসরি যোগাযোগ করতে পারে। এই পদ্ধতিতে উৎপাদিত ঝিল্লি বিভিন্ন ক্ষেত্রে প্রবাহ এবং নির্বাচনশীলতায় নাটকীয় উন্নতি দেখিয়েছে, যেমন সমুদ্রের জল লবণাক্তকরণ (8,9), ঝিল্লি নিষ্কাশন (10), জল থেকে উদ্বায়ী জৈব পদার্থ অপসারণের মাধ্যমে জল পরিশোধন (11) এবং জল দূষণকারীদের বিশ্লেষণের জন্য মাইক্রো স্কেল ঝিল্লি উত্তোলনের জন্য (12-14)। 2016 সালে, প্রথমবারের মতো বড় আকারের বাণিজ্যিক স্কেল সিএনটি ঝিল্লি চালু করা হয়েছিল। প্রাথমিকভাবে এই ঝিল্লিগুলি আগে গবেষণা পরীক্ষাগারগুলিতে তৈরি করা ফ্ল্যাট শীট বিন্যাসে তৈরি করা হয়েছিল, যদিও অনেক বড় আকারে। 2017 সালে, কোম্পানিটি একটি ফাঁপা ফাইবার ঝিল্লি সিএনটি ঝিল্লির বিকাশের ঘোষণা দেয়, যেখানে ন্যানোটিউবগুলি ঝিল্লির পৃষ্ঠের সাথে লম্বভাবে রেডিয়াল ভিত্তিক, যা আগে কখনও অর্জন করা হয়নি। সব ক্ষেত্রেই, সিএনটিগুলি অনন্য ছিদ্র হিসাবে কাজ করে যা আকার বা রাসায়নিক সাদৃশ্যের উপর ভিত্তি করে নির্বাচন করে ঝিল্লি জুড়ে ভর পরিবহনকে উন্নত করে। উদাহরণস্বরূপ, লবণাক্তকরণের ক্ষেত্রে সিএনটিগুলি হাইড্রেটেড লবণ আয়নগুলির আকারের উপর ভিত্তি করে লবণের সংক্রমণকে বাধা বা হ্রাস করার সময় জলের পরিবহনকে উন্নত করে। জল পরিশোধন, বাষ্পীভবন এবং উত্তোলনের মতো জৈব পদার্থ অপসারণের ক্ষেত্রে, সিএনটি ঝিল্লিগুলি অগ্রাধিকারের সাথে জৈব পদার্থগুলিতে প্রবেশ করে, যা পৃথকীকরণের অনুমতি দেয় যা আগে কেবল পাতন পদ্ধতি ব্যবহার করে সম্ভব ছিল। জৈব/জল পৃথকীকরণের একটি উদাহরণ হল জল থেকে ইথানল পৃথকীকরণ, এমন একটি প্রয়োগ যেখানে সিএনটি ঝিল্লি ইথানল পরিবহনের জন্য প্রায় আদর্শ নির্বাচনশীলতা দেখায়। 1960-এর দশকের শেষের দিকে ট্র্যাক-খোদাই প্রযুক্তি আবিষ্কারের পর থেকে, প্রয়োজনীয় ব্যাসের ফিল্টার ঝিল্লিগুলি খাদ্য নিরাপত্তা, পরিবেশ দূষণ, জীববিজ্ঞান, ওষুধ, জ্বালানী কোষ এবং রসায়ন সহ বিভিন্ন ক্ষেত্রে সম্ভাব্য ব্যবহার খুঁজে পেয়েছে। এই ট্র্যাক-খোদাই করা ঝিল্লিগুলি সাধারণত ট্র্যাক-খোদাই পদ্ধতির মাধ্যমে পলিমার ঝিল্লিতে তৈরি করা হয়, যার সময় পলিমার ঝিল্লিটি প্রথমে ভারী আয়ন রশ্মি দ্বারা বিকিরণ করে ট্র্যাক তৈরি করা হয় এবং তারপরে ভেজা খোদাইয়ের পরে ট্র্যাক বরাবর নলাকার ছিদ্র বা অসম ছিদ্র তৈরি করা হয়। ফিল্টার ঝিল্লির গঠন যতটা গুরুত্বপূর্ণ, ঝিল্লির ছিদ্রগুলির বৈশিষ্ট্য এবং পরিমাপও ততটাই গুরুত্বপূর্ণ। এখন পর্যন্ত কয়েকটি পদ্ধতি তৈরি করা হয়েছে, যা তাদের ব্যবহৃত শারীরিক প্রক্রিয়া অনুসারে নিম্নলিখিত বিভাগগুলিতে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারেঃ ইমেজিং পদ্ধতি যেমন স্ক্যানিং ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (এসইএম), ট্রান্সমিশন ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (টিইএম), পারমাণবিক বল মাইক্রোস্কোপি (এএফএম); তরল পরিবহন যেমন বুদ্বুদ বিন্দু এবং গ্যাস পরিবহন; তরল শোষণ যেমন নাইট্রোজেন শোষণ/শোষণ (বিইএইচ), পারদ পোরোসিমেট্রি, তরল-বাষ্প ভারসাম্য (বিজেএইচ), গ্যাস-তরল ভারসাম্য (পারমোপোরোমেট্রি) এবং তরল-কঠিন ভারসাম্য (থার্মোপোরোমেট্রি); বৈদ্যুতিন পরিবাহিতা; অতিস্বনক স্পেকট্রোস্কোপি; অতি সম্প্রতি, ন্যানোপোরের আকার পরিমাপের জন্য একটি পদ্ধতি হিসাবে হালকা সংক্রমণ কৌশল ব্যবহারের প্রস্তাব দেওয়া হয়েছে। আরও দেখুন কার্বন ন্যানোটিউব ন্যানোফিল্ট্রেশন ন্যানোফ্লুইডিক্স কার্বন ন্যানোটিউবগুলির সম্ভাব্য প্রয়োগ উল্লেখ 8.: "কার্বন ন্যানোটিউব বিশুদ্ধ জলের একযোগে উৎপাদন এবং ঘনীভূত ওষুধ বর্জ্যের বর্ধিত ঝিল্লি পাতন"। কেন গেথার্ড, অর্নথিদা সাই-খো, সোমনাথ মিত্র। 90, 239-245,। পৃথকীকরণ ও পরিশোধন প্রযুক্তি। 2012 9.:: "কার্বন ন্যানোটিউব বর্ধিত ঝিল্লি পাতন ব্যবহার করে জল নির্লবণীকরণ"। কেন গেথার্ড, অর্নথিদা সাই-খো, সোমনাথ মিত্র। এসিএস প্রয়োগকৃত উপাদান এবং ইন্টারফেস। 2011, 3, 110-114। 10.::: "কার্বন ন্যানোটিউব ইমমোবিলাইজড হোল ফাইবার মেমব্রেনে একযোগে নিষ্কাশন এবং ঘনত্ব"। অরন্তিদা সাই-খো এবং সোমনাথ মিত্র। অ্যানাল। কেম। 2010, 82 (13), 5561-5567। 11.::: "জল থেকে উদ্বায়ী জৈব পদার্থের বাষ্পীভূত অপসারণের জন্য কার্বন ন্যানোটিউব ইমমোবিলাইজড কম্পোজিট হোল ফাইবার মেমব্রেন"। অরন্তিদা সাই-খো এবং সোমনাথ মিত্র। জে. ফিজি। কেম। সি. 2010,114,16351-16356। 12.::: "কার্বন ন্যানোটিউবগুলির গঠন ও বৈশিষ্ট্যকরণ অচল ছিদ্রযুক্ত পলিমারিক ঝিল্লি"। অরন্তিদা সাই-খো এবং সোমনাথ মিত্র। জে। ম্যাটার। কেম., 2009,19 (22), 3713-3718। 13.:: "কার্বন ন্যানোটিউব মধ্যস্থ মাইক্রোস্কেল মেমব্রেন এক্সট্রাকশন"। কে. হিলটন, ওয়াই. চেন, এস. মিত্র, জে. ক্রোমাটোগার। A., 2008,1211,43-48। 14.:: "পোলার অ্যানালাইটের বর্ধিত উত্তোলনের জন্য কার্বন ন্যানোটিউব ইমমোবিলাইজড পোলার মেমব্রেন"। মধুলিনা। ভদ্র, সোমনাথ। মিত্র। বিশ্লেষক। 2012, 137, 4464-4468। কার্বন ন্যানোটিউব উদীয়মান প্রযুক্তি