"Graphene oxide được tạo ra bằng quá trình oxy hóa đơn giản trong phòng thí nghiệm. Chúng tôi phủ graphene oxide lên một chất nền hoặc vật liệu xốp và sử dụng nó như một lớp màng. Graphene oxide có nhiều tiềm năng ứng dụng cũng như chi phí vật liệu rẻ hơn so với graphene thông thường", Rahul Nair, tác giả chính của nghiên cứu, nói.

Trên màng lọc graphene thường, một lớp các nguyên tử carbon được sắp xếp trong mạng lưới hình lục giác, buộc nhà sản xuất phải khoan các lỗ nhỏ trên màng với kích thước nhỏ hơn một nanomet để phân tử muối không thể di chuyển qua. Đây là công việc rất khó khăn. Ngoài ra, rất khó để sản xuất số lượng lớn graphene đơn lớp bằng các phương pháp hiện có như lắng đọng hơi hóa học (CVD), và việc sản xuất graphene cũng khá tốn kém.
Trước đây, màng graphene oxide được chứng minh có khả năng lọc tốt các hạt có kích cỡ nanomet, phân tử hữu cơ và muối kích thước lớn, nhưng người ta chưa thể sử dụng nó để lọc muối có kích thước nhỏ. Nguyên nhân là do màng graphene oxide trở nên phình ra khi chìm trong nước, cho phép các phân tử muối nhỏ chảy qua lỗ trên màng lọc cùng với nước.

Để khắc phục vấn đề này, Nair và cộng sự đặt vách ngăn làm bằng nhựa epoxy ở hai bên lớp màng nhằm ngăn chặn sự giãn nở của nó. Nhờ đó, các nhà khoa học có thể điều chỉnh tính chất của màng lọc, cho phép ít muối hoặc ngăn cản muối có kích thước nhỏ đi qua.

Đến năm 2025, Liên Hợp Quốc dự tính 14% dân số thế giới gặp phải tình trạng khan hiếm nước do biến đổi khí hậu. Nhiều quốc gia trên thế giới đang đầu tư công nghệ khử muối với các màng lọc hiện nay làm bằng polyme.

"Đây là lần đầu tiên chúng tôi có thể kiểm soát khoảng cách và kích thước lỗ trên màng lọc để khử muối từ nước biển. Bước tiếp theo là so sánh nó với các vật liệu hiện tại trên thị trường", Nair nói.