研究透视：Nature-纳孔石墨烯

单层石墨烯具有纳米尺度孔隙、原子级厚度和显著的力学性能，为离子和分子分离、储能和电子学提供了广泛应用机会。在很大程度上，因为这些应用性能依赖于纳米孔的尺寸，所以希望精确地设计并制造具有窄尺寸分布的合适纳米孔尺寸。然而，传统自上而下的制备过程，通常产生具有长尾的对数正态分布，特别是在亚纳米尺度。此外，在本质上，纳米孔的尺寸分布和密度相互关联，进而需要两者之间的权衡，这大大限制了应用。

今日，美国 麻省理工学院（Massachusetts Institute of Technology）Jiangtao Wang，Jing Kong等，澳大利亚墨尔本大学（The University of Melbourne）Chi Cheng（一作)等，在Nature上发文，报道了一种级联压缩cascaded compression方法，用以缩小具有左偏态skewness和超小尾部偏差纳米孔尺寸分布，同时在每个压缩循环中，增加了纳米孔密度。

纳米孔形成过程，可分成为许多小步骤，在每个小步骤中，通过收缩和膨胀组合，用以压缩所有现有纳米孔的尺寸分布，并且在膨胀的同时，产生了一批新纳米孔，进而增加了每个循环的纳米孔密度。研究表明，在单层石墨烯中，获得了具有左偏态、短尾尺寸分布的高密度纳米孔，并显示了离子和分子的超快和埃米级尺寸可调的选择性传输，打破了传统的对数正态尺寸分布限制。

该项方法，独立控制生成纳米孔的几项参数指标，包括密度、平均直径、标准偏差和尺寸分布的偏度值，这将产生纳米技术的下一次飞跃。

图1:在单层石墨烯中，纳米孔产生的压缩循环示意图。

图2:纳米孔的表征和级联压缩模型的验证。

图3:基于分离纳米孔尺寸分布和密度，溶剂渗透和超快纳米过滤。

图4:高度可调和选择性溶质渗透超过对数正态极限。

文献链接

Wang, J., Cheng, C., Zheng, X. et al. Cascaded compression of size distribution of nanopores in monolayer graphene. Nature 623, 956–963 (2023).

https://doi.org/10.1038/s41586-023-06689-y

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06689-y

本文译自Nature。