近日，来自美国科罗拉多大学博尔德分校和麻省理工学院（University of Colorado at Boulder, Massachusetts Institute of Technology）的王路达博士及其合作者通过石墨烯内分子级别的细孔实现了气体流量控制。石墨烯是一种高强度，极其柔软有弹性的单层原子材料。原始状态下的石墨烯能够隔离任何可知气体，甚至小到氦气分子也不例外。王路达博士运用紫外线臭氧方法可以让石墨烯产生和气体分子大小类似的细孔，然后利用金的纳米颗粒来控制细孔的大小，从而实现控制其气体流量。
 

    图1 控制单层石墨烯薄膜分子级别细孔大小的示意图。
（黄色实心圆代表金纳米颗粒，绿色实心圆代表腔内气体分子，粉色实心圆代表空气中气体分子）

    这些分子闸门提供了控制单个气体分子流量的可能性，可以在纳米级别的三维打印，催化反应和传感器设计上有重要应用。具体来说， 纳米级别三维打印可以用来制造从高精度的微米针头到纳米机器人等器件。纳米级别的催化反应有可能产生一些用于科学研究和商业应用的新的化学物质。另外，石墨烯薄膜可以用作气体分离纯化，海水处理和纳米水过滤。

    这项研究成果近日已经发表在Nature Nanotechnology，标题是 ’Molecular valves for controlling gas phase transport made from discrete angstrom-sized pores in graphene’。

责任编辑：李玲珊

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