賢集網12月(yuè)10日(rì)訊：曼徹斯特大(dà)學的(de)研究人(rén)員(yuán)發現(∏xiàn)，通(tōng)過在原子(zǐ)級薄膜上(shàng)制(zhì)造原子(zǐ)級孔洞，應該有(yǒu)可(kě)能(néng)制(z"hì)造出用(yòng)于精确有(yǒu)效氣體(tǐ)分(fēn)離(lí)的(de)分(fēn)子(zǐ)篩，包括從(cóng)空(kōng)氣中提取二氧化(huà)碳。

如(rú)果孔徑在膜相(xiàng)當于原子(zǐ)和(hé)分(fēn)子(zǐ)的(de)大(dà)小(xiǎo)，它們可(kě≈)以通(tōng)過膜或拒絕，根據它們的(de)分(fēn)子(zǐ)直徑允許氣體(tǐ)的(de)分(fēn)離(lí)。工(g×ōng)業(yè)氣體(tǐ)分(fēn)離(lí)技(jì)術(shù)廣泛使用(yòng)這(zhè)一(yī)原理(lǐ)，通(tōng)常依賴于具有(yǒu)不(↔bù)同孔隙率的(de)聚合物(wù)膜。在分(fēn)離(lí)精度和(hé)效率之間(jiān)總是(shì)需要(yào)權衡：孔徑調整得(de)越精細，這(zhè←)種篩子(zǐ)允許的(de)氣流越少(shǎo)。

長(cháng)期以來(lái)，人(rén)們一(yī)直推測，使用(yòng)厚度與石墨烯相(xiàng)似的(de)二維膜，可(kě)以‌獲得(de)比目前可(kě)實現(xiàn)的(de)更好(hǎo)的(de)權衡，因為(wèi)與傳統♣膜不(bù)同，原子(zǐ)級薄的(de)膜應該允許更容易的(de)氣體(tǐ)流動以實現(xiàn)相(xiàng)同的(de)選擇性。

現(xiàn)在，由曼徹斯特大(dà)學 Andre Geim 教授領導的(de)研究小(xiǎo)組與來(lái)自(zì)比利時(shí)和(hé)中國(guó)的☆(de)科(kē)學家(jiā)合作(zuò)，使用(yòng)低(dī)能(néng)電(diàn)子(zǐ)在懸浮石墨烯中打出單≈個(gè)原子(zǐ)級孔。這(zhè)些(xiē)孔的(de)尺寸小(xiǎo)到(dào)約 2 埃，甚至比 最小(xiǎo)的(de)原子(zǐ)（如(rú)氦和(hé)氫）還(hái)要(yào)小(xiǎo)。

在 12 月(yuè)的(de)《自(zì)然通(tōng)訊》雜(zá)志(zhì)上(shàng)，研究人(rén)員(yuán)報('bào)告說(shuō)，他(tā)們對(duì)氦氣或氫氣等氣體(tǐ)相(xiàng)對(duì)于氮氣、甲烷或氙氣實現(xiàn)了(le)幾乎完美(≠měi)的(de)選擇性（優于 99.9%）。此外(wài)，空(kōng)氣分(fēn)子(zǐ)（氧氣和(hé)氮氣）相(xià​ng)對(duì)于二氧化(huà)碳而言更容易通(tōng)過孔隙，二氧化(huà)碳被捕獲 > 95%。

科(kē)學家(jiā)們指出，要(yào)使二維膜實用(yòng)化(huà)，必須找到(dào)具有(yǒu)固有(yǒu)孔隙的(de)原子(zǐ)級©薄材料，即晶格本身(shēn)內(nèi)的(de)孔隙。

“氣體(tǐ)的(de)精密篩子(zǐ)當然是(shì)可(kě)能(néng)的(de)，事(shì)實上(shàng)，它÷們在概念上(shàng)與用(yòng)于篩分(fēn)沙子(zǐ)和(hé)顆粒材料的(de)篩子(zǐ)沒有(yǒu)什(shén)麽不(bù)同。但(dàn)是(shì)，為(→wèi)了(le)使這(zhè)項技(jì)術(shù)具有(yǒu)工(gōng)業(yè)相(xiàng)關性，我們需要(yào)具有(yǒu)密集間(ji↕ān)隔孔的(de)膜，而不(bù)是(shì)在內(nèi)部産生(shēng)的(de)單個(gè)孔。我們的(de)研究首次證明(mí∑ng)了(le)這(zhè)一(yī)概念。隻有(yǒu)這(zhè)樣才能(néng)實現(xiàn)工(gōng)業(yè)氣體(tǐ)分(fēn)離(lí)™所需的(de)高(gāo)流量，”該論文(wén)的(de)第一(yī)作(zuò)者 Pengzhan Sun 博士說(shuō)。♣

研究小(xiǎo)組現(xiàn)在計(jì)劃尋找這(zhè)種具有(yǒu)大(dà)內(nèi)在孔隙的(de)二維材料，以找到(dào)最有(yǒu)希望用(yòng)于未來←(lái)氣體(tǐ)分(fēn)離(lí)技(jì)術(shù)的(de)材料。這(zhè)樣的(de)材料确實存在。例如(rú)，有(yǒu)各種石墨烯，它們也(♣yě)是(shì)碳原子(zǐ)級薄的(de)同素異形體(tǐ)，但(dàn)尚未大(dà)規模生(shēng)産。它們看(kà÷n)起來(lái)像石墨烯，但(dàn)具有(yǒu)更大(dà)的(de)碳環，其大(dà)小(xiǎo)與曼徹斯特研究ε人(rén)員(yuán)創造和(hé)研究的(de)單個(gè)缺陷相(xiàng)似。合适的(de)尺寸€可(kě)以使石墨烯非常适合氣體(tǐ)分(fēn)離(lí)。