記者日前從中國科學技術大學獲悉,該校教授吳恒安與諾獎得主、英國曼徹斯特大學教授安德烈·海姆合作,發現氧化石墨烯薄膜具有精密快速篩選離子的性能。相關成果近期發表于《科學》雜志。
據介紹,石墨烯表面本來是排斥水的,但浸入到水中后,石墨烯薄膜里的毛細通道卻允許水的快速滲透。此次研究人員發現,水環境中的氧化石墨烯薄膜與水相互作用后,形成約0.9納米寬的毛細通道,允許直徑小于0.9納米的離子或分子快速通過,而直徑大于0.9納米的離子被完全阻隔。該篩選效應不僅對離子尺寸要求非常精準,而且要比傳統的濃度擴散快上千倍。
吳恒安課題組用理論分析和分子模擬方法,研究了石墨烯納米通道快速過濾離子的機理。計算機模擬研究表明,石墨烯與離子之間的相互作用使離子在納米通道中聚集,從而促進了離子的快速擴散。這一發現為實驗結果給出了合理的解釋,也被稱為“離子海綿效應”。
相關專家表示,如果通過機械手段進一步壓縮薄膜中的毛細通道尺寸,將能高效率地過濾海水中的鹽分。這意味著制造一個在幾分鐘內即可將一杯海水淡化成飲用水的過濾裝置,已不再是科幻小說場景。
據悉,同期《科學》雜志專門對該研究進行了展望評述,認為該發現使氧化石墨烯薄膜在眾多分離應用中具有重要意義,例如在海水淡化與凈化、傳感技術以及能源轉換等領域具有廣闊的應用前景。
近日,電子科技大學基礎與前沿研究院教授黃明團隊在《自然—實驗室指南》上發表研究論文,為高質量單晶石墨烯的標準化制備和推廣應用提供了可參考的技術方案,也為六方氮化硼等其他二維材料及其異質結構的外延生長提......
近日,國際電工委員會納米電工產品與系統技術委員會(IEC/TC113)正式發布國際標準IECTS62607-6-23:2025Nanomanufacturing-Keycontrolcharacter......
中國科學院上海微系統與信息技術研究所研究員王浩敏團隊聯合上海師范大學副教授王慧山,首次在實驗中直接證實了鋸齒型石墨烯納米帶(zGNRs)的本征磁性,加深了對石墨烯磁性性質的理解,也為開發基于石墨烯的自......
富勒烯(C60)因獨特的光電、催化和潤滑性能而備受關注。但是,C60在強相互作用的金屬表面難以形成有序的聚合物結構。因此,如何捕捉到C60聚合過程中的關鍵中間體并實現可控轉化是材料合成領域的挑戰。近日......
富勒烯(C60)因獨特的光電、催化和潤滑性能而備受關注。但是,C60在強相互作用的金屬表面難以形成有序的聚合物結構。因此,如何捕捉到C60聚合過程中的關鍵中間體并實現可控轉化是材料合成領域的挑戰。近日......
近日,中國科學院蘭州化學物理研究所的科研團隊與瑞士巴塞爾大學、奧地利薩爾茨堡大學的學者攜手,在富勒烯(C60)的研究上取得了重大進展,成功揭示了富勒烯如何轉化為石墨烯(一種由單層碳原子組成的二維材料,......
智能膜與主動分離技術是膜研究的新興領域,能夠在外界刺激下實現分離性能的可逆調控。近日,清華大學深圳國際研究生院副教授蘇陽、山東理工大學副教授趙金平、大連理工大學副教授張寧等合作發現,將氧化石墨烯和石墨......
荷蘭代爾夫特理工大學科學家首次在無需外部磁場的條件下,觀測到石墨烯中的量子自旋流。這一突破性發現為自旋電子學的發展提供了關鍵支持,標志著向實現量子計算和先進存儲設備邁出了重要一步。相關成果發表于最新一......
在一項具有開創性意義的國際合作研究中,美國亞利桑那大學研究團隊展示了一種利用持續時間不到萬億分之一秒的超快光脈沖來操縱石墨烯中電子的方法。通過量子隧穿效應,他們記錄到了電子幾乎瞬間繞過物理屏障的現象,......
中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所王振洋團隊根據“3D打印結構設計-激光界面工程-跨尺度性能調控”設計思路,開發出具有高各向異性導熱比、高光熱/電熱轉換效率兼具良好疏水性和機械性能的石墨烯/聚......