中外合作發(fā)現氧化石墨烯薄膜離子篩選效應

　　日前從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校教授吳恒安與諾獎得主、英國曼徹斯特大學(xué)教授安德烈·海姆合作，發(fā)現氧化石墨烯薄膜具有精密快速篩選離子的性能。相關(guān)成果近期發(fā)表于《科學(xué)》雜志。

　　據介紹，石墨烯表面本來(lái)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(fā)現，水環(huán)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(guò)，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(guò)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(jìn)了離子的快速擴散。這一發(fā)現為實(shí)驗結果給出了合理的解釋?zhuān)�也被稱(chēng)為“離子海綿效應”。

　　相關(guān)專(zhuān)家表示，如果通過(guò)機械手段進(jìn)一步壓縮薄膜中的毛細通道尺寸，將能高效率地過(guò)濾海水中的鹽分。這意味著(zhù)制造一個(gè)在幾分鐘內即可將一杯海水淡化成飲用水的過(guò)濾裝置，已不再是科幻小說(shuō)場(chǎng)景。

　　據悉，同期《科學(xué)》雜志專(zhuān)門(mén)對該研究進(jìn)行了展望評述，認為該發(fā)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(shù)以及能源轉換等領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。