石墨烯是一種單層sp²雜化碳同素異形體，對除氫以外的各類原子實體均表現(xiàn)出不可滲透性，缺陷的引入可實現(xiàn)對特定氣體的選擇性滲透，但對鹵化物滲透的精確實驗觀測仍是空白。德國維爾茨堡大學Frank Würthner研究團隊首次在石墨烯中制造出一種缺陷，這種缺陷允許鹵化物離子通過，將在海水淡化、傳感監(jiān)測等方面展現(xiàn)出巨大應用潛力。

研究團隊利用自聚集的超分子原理，構建了一個結構穩(wěn)定的雙層納米石墨烯，具有精確原子級單個苯大小的孔，直徑為1.4 Å，任何被困在雙層納米石墨烯空腔內的鹵化物都必須通過單個苯孔滲透。實驗揭示了氟化物、氯化物和溴化物通過單個苯孔的滲透性，但碘化物無法滲透通過。氯化物在單層納米石墨烯上展現(xiàn)出高滲透性，且在雙層納米石墨烯中能實現(xiàn)對鹵化物的選擇性。這些發(fā)現(xiàn)為利用石墨烯中單苯缺陷開發(fā)人工鹵化物受體、制造過濾膜以及進一步構建多層人工氯化物通道提供了希望。下一步，研究團隊將構建更大的納米石墨烯堆疊結構，利用這些堆疊結構來研究離子的流動，類似生物離子通道中的流動過程。

雙層納米石墨烯中單個苯缺陷吸收和結合氯離子（綠色）

信息來源：先進制造與新材料情報研究