近日，來(lái)自美國(guó)科羅拉多大學(xué)博爾德分校和麻省理工學(xué)院（University of Colorado at Boulder, Massachusetts Institute of Technology）的王路達(dá)博士及其合作者通過(guò)石墨烯內(nèi)分子級(jí)別的細(xì)孔實(shí)現(xiàn)了氣體流量控制。石墨烯是一種高強(qiáng)度，極其柔軟有彈性的單層原子材料。原始狀態(tài)下的石墨烯能夠隔離任何可知?dú)怏w，甚至小到氦氣分子也不例外。王路達(dá)博士運(yùn)用紫外線臭氧方法可以讓石墨烯產(chǎn)生和氣體分子大小類似的細(xì)孔，然后利用金的納米顆粒來(lái)控制細(xì)孔的大小，從而實(shí)現(xiàn)控制其氣體流量。
 

    圖1 控制單層石墨烯薄膜分子級(jí)別細(xì)孔大小的示意圖。
（黃色實(shí)心圓代表金納米顆粒，綠色實(shí)心圓代表腔內(nèi)氣體分子，粉色實(shí)心圓代表空氣中氣體分子）

    這些分子閘門提供了控制單個(gè)氣體分子流量的可能性，可以在納米級(jí)別的三維打印，催化反應(yīng)和傳感器設(shè)計(jì)上有重要應(yīng)用。具體來(lái)說(shuō)， 納米級(jí)別三維打印可以用來(lái)制造從高精度的微米針頭到納米機(jī)器人等器件。納米級(jí)別的催化反應(yīng)有可能產(chǎn)生一些用于科學(xué)研究和商業(yè)應(yīng)用的新的化學(xué)物質(zhì)。另外，石墨烯薄膜可以用作氣體分離純化，海水處理和納米水過(guò)濾。

    這項(xiàng)研究成果近日已經(jīng)發(fā)表在Nature Nanotechnology，標(biāo)題是 ’Molecular valves for controlling gas phase transport made from discrete angstrom-sized pores in graphene’。

責(zé)任編輯：李玲珊

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