最新Nature：二維晶體中質子通過納米尺度波紋的最新質通快速輸運
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【導讀】
無缺陷石墨烯在環境條件下對所有原子和離子都是不滲透的。能夠解析每小時幾個原子通過微米尺寸膜的維晶紋氣體流動的實驗發現，單晶石墨烯對最小的體中原子氦氣是完全不滲透的。這種膜也被證明對所有離子都是過納不滲透的，包括最小的米尺離子- -鋰。相比之下，度波石墨烯被報道對質子，快速氫原子的輸運核具有高滲透性。然而，材料無論是最新質通關于出乎意料的高質子滲透率背后的機理，還是維晶紋關于它是否需要石墨烯晶格中的缺陷，都沒有達成共識。體中
【成果掠影】
今日，過納英國華威大學P. R. Unwin和曼徹斯特大學M. Lozada-Hidalgo、米尺A. K. Geim課題組合作，度波利用高分辨掃描電化學池顯微鏡(SECCM)發現雖然通過機械剝離的單層石墨烯和六方氮化硼的質子滲透不能歸因于任何結構缺陷，但二維膜的納米波紋極大地促進了質子傳輸。本工作通過SECCM觀察到的質子電流的空間分布顯示出明顯的不均勻性，這些不均勻性與納米波紋和應變積累的其他特征密切相關。本工作的結果強調了納米尺度的形貌是實現質子通過二維晶體傳輸的重要參數，大多被認為是平面的，并且表明應變和曲率可以作為額外的自由度來控制二維材料的質子滲透性。相關論文以題為“Proton transport through nanoscale corrugations in two-dimensional crystals”的論文發表在Nature上。
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【數據概況】
圖1. 通過2D晶體的質子電流的納米級可視化? 2023 The author
圖2. 質子在2D晶體中傳輸的非均勻性? 2023 The author
【成果啟示】
總之，本工作的實驗表明，在沒有缺陷的二維晶體中，應變誘導的形態特征與周圍質子傳導率的增強有關。一個值得注意的例子是石墨烯褶皺不需要任何晶格缺陷，但會導致高質子電流，這與CVD石墨烯中晶界的情況并不相同。本工作的研究結果還表明，在2D膜中普遍存在的納米波紋會導致相當大的應變，加速質子在名義上平坦區域的傳輸。這一點很重要，因為石墨烯通常被建模為完美平整的無應變晶體。由于二維薄膜中的應變和曲率通常可高達10%，理論預測平板無應變石墨烯的E0高達1.5?eV，這與實驗報道的勢壘約為1.0?eV是一致的。最后，應變和曲率可以用來增強二維晶體的質子傳導性，這對于涉及質子傳輸的各種應用是有意義的。
文獻鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06247-6
