石墨烯是一種單層sp²雜化碳同素異形體，對(duì)除氫以外的各類原子實(shí)體均表現(xiàn)出不可滲透性，缺陷的引入可實(shí)現(xiàn)對(duì)特定氣體的選擇性滲透，但對(duì)鹵化物滲透的精確實(shí)驗(yàn)觀測(cè)仍是空白。德國(guó)維爾茨堡大學(xué)Frank Würthner研究團(tuán)隊(duì)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(guò)，將在海水淡化、傳感監(jiān)測(cè)等方面展現(xiàn)出巨大應(yīng)用潛力。

研究團(tuán)隊(duì)利用自聚集的超分子原理，構(gòu)建了一個(gè)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的雙層納米石墨烯，具有精確原子級(jí)單個(gè)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(nèi)的鹵化物都必須通過(guò)單個(gè)苯孔滲透。實(shí)驗(yàn)揭示了氟化物、氯化物和溴化物通過(guò)單個(gè)苯孔的滲透性，但碘化物無(wú)法滲透通過(guò)。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(shí)現(xiàn)對(duì)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(kāi)發(fā)人工鹵化物受體、制造過(guò)濾膜以及進(jìn)一步構(gòu)建多層人工氯化物通道提供了希望。下一步，研究團(tuán)隊(duì)將構(gòu)建更大的納米石墨烯堆疊結(jié)構(gòu)，利用這些堆疊結(jié)構(gòu)來(lái)研究離子的流動(dòng)，類似生物離子通道中的流動(dòng)過(guò)程。

雙層納米石墨烯中單個(gè)苯缺陷吸收和結(jié)合氯離子（綠色）

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