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

這張圖片提供了一個抽象的氧化石墨烯片（黑色層）的視覺表現(xiàn)，其中嵌入了納米鉆石（明亮的白色點）。納米鉆石產(chǎn)生了長距離的靜電力（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》上的一項研究中，由京都大學(xué)綜合細胞-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，使氫氣生成過程的效率和成本效益大大增加。

領(lǐng)導(dǎo)iCeMS團隊的Easan Sivaniah教授說："有幾種可擴展的方法來生產(chǎn)氫氣，但氫氣通常以潮濕混合物的形式出現(xiàn)，其凈化是一個挑戰(zhàn)。膜技術(shù)可以實現(xiàn)節(jié)能和經(jīng)濟的分離過程。但我們需要有合適的膜材料來使其發(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，氫氣很容易通過這些過濾器，而較大的分子會被卡住。

在非常潮濕的條件下，氫氣通常與二氧化碳或氧氣分離。GO片是帶負電的，這導(dǎo)致它們相互排斥。當暴露在潮濕的環(huán)境中時，帶負電荷的片材會更加相互排斥，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)督這項研究的Behnam Ghalei博士解釋說，在GO片上添加納米二維碼可以解決濕度引起的解體問題。"帶正電的納米金剛石可以抵消膜的負排斥力，使GO片更加緊湊和耐水"。

該團隊還包括來自日本和國外的其他研究小組。日本同步輻射研究所（SPring-8 / JASRI）的研究人員進行了先進的X光研究。量子生命科學(xué)研究所（QST）幫助進行材料開發(fā)。上海科技大學(xué)（中國）和中央大學(xué)（臺灣地區(qū)）參與了最先進的材料特性分析。

Sivaniah說："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，如果沒有它，這項研究是不可能的。"重要的是，科研小組擁有一項專利技術(shù)，可以在未來以合理的成本擴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)也可以通過有效地去除濕度來徹底改變工業(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，因為用于驅(qū)動空調(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)參與者和為市場帶來新技術(shù)的創(chuàng)業(yè)企業(yè)之間的聯(lián)合合作。