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事實證明,有缺陷的單層石墨烯產(chǎn)生的膜是世界上最薄的質(zhì)子通道 - 只有一個原子厚度,Weinberg藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院的化學(xué)教授Geiger說:“我們發(fā)現(xiàn),如果你只是將石墨烯稍微完美地撥回來,你將得到你想要的膜?!?“每個人都在努力制作真正原始的石墨烯,但我們的數(shù)據(jù)顯示,如果你想要質(zhì)子通過,你需要不太完美的石墨烯。
Geiger的研究團隊包括來自西北大學(xué),橡樹嶺國家實驗室,弗吉尼亞大學(xué),明尼蘇達大學(xué),賓夕法尼亞州立大學(xué)和波多黎各大學(xué)的合作者,在水溶液的原子世界中,質(zhì)子非常大,科學(xué)家們不相信它們可以在室溫下通過單層化學(xué)完美的石墨烯驅(qū)動。(石墨烯是一種元素碳,由單個平面碳原子片組成,排列成重復(fù)的六邊形或蜂窩狀晶格,當(dāng)Geiger及其同事研究暴露于水中的石墨烯時,他們發(fā)現(xiàn)質(zhì)子確實在石墨烯中移動。他們使用尖端激光技術(shù),成像方法和計算機模擬,著手學(xué)習(xí)如何操作。
研究人員發(fā)現(xiàn)石墨烯中存在的天然缺陷 - 碳原子缺失 - 引發(fā)化學(xué)旋轉(zhuǎn)木馬,其中膜一側(cè)的水中的質(zhì)子在幾秒鐘內(nèi)穿梭到另一側(cè)。他們先進的計算機模擬表明,這是通過1806年首次提出的經(jīng)典“斗式線”機制實現(xiàn)的。
去除少量碳原子導(dǎo)致其他碳原子具有高反應(yīng)性,這開始了質(zhì)子穿梭過程。只有質(zhì)子通過這些小孔,使膜非常有選擇性,我們的研究結(jié)果明天不會成為燃料電池,但它為工程師提供了一種設(shè)計質(zhì)子分離膜的機制,這種分離膜遠沒有人們想象的那么復(fù)雜,”Geiger說?!澳闼枰闹皇锹晕⒉煌昝赖膯螌邮?br /> (責(zé)任編輯:fqj)
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