石墨烯研究的重大突破
化学家们通过故意引入缺陷，成功控制了卤化物离子在二维纳米石墨烯系统中的运动，取得了显著的进展。他们的发现为水净化和传感器技术等领域的应用开辟了新的可能性。
石墨烯是一种极其薄、柔韧且耐用的材料，完全由碳组成。它由基本上是一层碳原子的层组成。为了达到与人类头发相等的厚度，需要将数千层这些材料叠加在一起。
众多研究人员正在深入研究石墨烯。这种材料的独特特性蕴含了创新应用的潜力，特别是在电子和能源技术领域。
使石墨烯允许分子通过
科学家们特别关注控制石墨烯对各种物质的渗透性。来自德国朱利乌斯-马克西米利安大学（JMU）维尔茨堡的弗兰克·维尔特纳教授解释说：“可以在石墨烯的碳晶格中战略性地引入缺陷，形成微小的孔洞，使气体能够通过。”
虽然对某些物质（如卤化物离子，例如氟离子、氯离子和溴离子）的渗透性尚未被观察到，但这仍然是一个基本科学研究的主题，涉及包括海水淡化和不同混合物的探测或纯化等多种应用，维尔特纳教授表示。
引入缺陷以促进离子通过：《自然》刊登的发现
弗兰克·维尔特纳的研究团队首次开发了一个模型系统，其中存在一个允许氟化物、氯化物和溴化物通过的缺陷，同时排除了碘化物。这是在一个由两个纳米石墨烯形成的稳定双层中实现的，内有一个腔体。进入该腔体的卤化物离子被保持在其中，使研究人员能够测量它们通过的时间。他们的研究已发表在期刊自然上。
氯化物是常见盐的关键成分，广泛存在于海水中，并在所有生物的生物过程发挥着重要作用。项目的联合负责人香山和高博士表示：“通过单层纳米石墨烯展示对氯化物的高渗透性以及在双层纳米石墨烯中选择性结合卤化物，使多个应用触手可及。”这些潜在应用包括水过滤的膜技术、人造受体和氯化物通道。
下一个目标：构建更大的纳米石墨烯堆叠
维尔茨堡团队的目标是创建更大的纳米石墨烯堆叠，以进一步研究离子流动，从而探索与生物离子通道相似的过程。
这项研究在JMU的有机化学研究所和纳米系统化学中心进行，研究资金来自德国研究基金会（DFG），该基金会通过两项资助用于开发具酰胺基团的纳米石墨烯。
