納米金剛石可能很小，但它們可以幫助解決當(dāng)今人類(lèi)面臨的最大問(wèn)題之一。氣候變化。氫氣是一種清潔燃燒的燃料，在燃燒后只留下水。許多國(guó)家將氫氣視為實(shí)現(xiàn)零碳未來(lái)的途徑，但轉(zhuǎn)向氫氣經(jīng)濟(jì)需要其生產(chǎn)比現(xiàn)在更實(shí)惠。

這張圖片提供了一個(gè)抽象的氧化石墨烯片（黑色層）的視覺(jué)表現(xiàn)，其中嵌入了納米鉆石（明亮的白色點(diǎn)）。納米鉆石產(chǎn)生了長(zhǎng)距離的靜電力（模糊的白色圓圈），即使在潮濕的條件下也能穩(wěn)定片材，為氫氣的凈化創(chuàng)造了一種有希望的膜材料。

在最近發(fā)表在《自然-能源》上的一項(xiàng)研究中，由京都大學(xué)綜合細(xì)胞-材料科學(xué)研究所（iCeMS）領(lǐng)導(dǎo)的研究人員描述了納米金剛石強(qiáng)化復(fù)合膜如何從其潮濕的混合物中凈化氫氣，使氫氣生成過(guò)程的效率和成本效益大大增加。

領(lǐng)導(dǎo)iCeMS團(tuán)隊(duì)的Easan Sivaniah教授說(shuō)："有幾種可擴(kuò)展的方法來(lái)生產(chǎn)氫氣，但氫氣通常以潮濕混合物的形式出現(xiàn)，其凈化是一個(gè)挑戰(zhàn)。膜技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能和經(jīng)濟(jì)的分離過(guò)程。但我們需要有合適的膜材料來(lái)使其發(fā)揮作用。"

一種石墨的水溶性衍生物氧化石墨烯（GO）可以組裝成一種可用于氫氣凈化的膜，氫氣很容易通過(guò)這些過(guò)濾器，而較大的分子會(huì)被卡住。

在非常潮濕的條件下，氫氣通常與二氧化碳或氧氣分離。GO片是帶負(fù)電的，這導(dǎo)致它們相互排斥。當(dāng)暴露在潮濕的環(huán)境中時(shí)，帶負(fù)電荷的片材會(huì)更加相互排斥，使水分子積聚在GO片材之間的空間，最終使膜溶解。

共同監(jiān)督這項(xiàng)研究的Behnam Ghalei博士解釋說(shuō)，在GO片上添加納米二維碼可以解決濕度引起的解體問(wèn)題。"帶正電的納米金剛石可以抵消膜的負(fù)排斥力，使GO片更加緊湊和耐水"。

該團(tuán)隊(duì)還包括來(lái)自日本和國(guó)外的其他研究小組。日本同步輻射研究所（SPring-8 / JASRI）的研究人員進(jìn)行了先進(jìn)的X光研究。量子生命科學(xué)研究所（QST）幫助進(jìn)行材料開(kāi)發(fā)。上海科技大學(xué)（中國(guó)）和中央大學(xué)（臺(tái)灣地區(qū)）參與了最先進(jìn)的材料特性分析。

Sivaniah說(shuō)："在我們與QST的Ryuji Igarashi博士的合作中，能夠獲得具有明確尺寸和功能的納米金剛石，如果沒(méi)有它，這項(xiàng)研究是不可能的。"重要的是，科研小組擁有一項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)，可以在未來(lái)以合理的成本擴(kuò)大納米二聚體的生產(chǎn)規(guī)模"。

納米金剛石潛在用途還不止氫氣生產(chǎn)。膜技術(shù)也可以通過(guò)有效地去除濕度來(lái)徹底改變工業(yè)生產(chǎn)的游戲規(guī)則，濕度控制在其他一些領(lǐng)域也至關(guān)重要，包括制藥、半導(dǎo)體和鋰離子電池生產(chǎn)。空調(diào)是最低效的冷卻方式之一，因?yàn)橛糜隍?qū)動(dòng)空調(diào)的大量電力被用于去除濕度，產(chǎn)生更多的二氧化碳排放，并造成全球變暖的惡性循環(huán)。

日本政府已經(jīng)建立了一個(gè)200億美元的綠色創(chuàng)新基金，以支持主要行業(yè)參與者和為市場(chǎng)帶來(lái)新技術(shù)的創(chuàng)業(yè)企業(yè)之間的聯(lián)合合作。