Science：用石墨烯做分子篩，最近材料也流行跨界！

前言

石墨烯，很熟悉；分子篩，很熟悉。但用石墨烯做分子篩卻有點陌生。有時候Science就是這麼產生的。如果在石墨烯中引入納米尺度的孔，其開始從半金屬態向半導體態轉變；從完全不可滲透向高效分子篩轉變。其實也不難想像，在石墨烯，特別是單層的石墨烯，表面 “鑿”一些孔，也就成了“篩子”，其電子態也必然發生變化。問題在於，如何在納米尺度可控鑿孔，同時還需要保持石墨烯的整體緻密結構？傳統石墨烯、氧化石墨烯合成思路都是通過“自上而下法”，但這種方法的最大缺點就是可控性不夠。在最新一期的Science中，

來自西班牙的科學家開發出一種“自下而上”的方法，來製備納米孔石墨烯。這一方法對於孔的控制極為精細，通過設計分子前驅體，孔尺寸可以控制合成到1 nm級別；不僅如此，孔尺寸、孔密度、孔形貌都可以實現精細調變。研究發現，帶有規則納米孔石墨烯的電子結構表現出極大的各向異性，並從半金屬態像半導體態轉變。這些物理性質和微觀結構的變化，使得這一材料能夠應用于分子的傳感和篩選。

第一作者：César Moreno

共同通訊作者：César Moreno、Diego Peña、Aitor Mugarza

圖文解析

圖 1. 石墨烯分子篩合成流程

圖 2. 石墨烯分子篩結構表徵

圖 3. 計算模擬

總結：個人認為本文的關鍵在於合成方法的改變，採用Bottom-Up的方法，實現了石墨烯表面孔的精確可控。較之Top-Down， Bottom-Up方法對材料的控制能力確實更強。在納米材料的合成方法中， Bottom-up和Top-Down各有千秋，歡迎各位評論兩者優劣。

備註：由於小編學識有限，如有不科學之處，懇請留言指正，更多精彩內容請大家移步閱讀原文。