质子与锂离子透过含八原子环缺陷石墨烯的渗透行为
材料科学
2020-05-22 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
无缺陷石墨烯对气体和液体不可渗透，但对热质子高度可渗透。原子尺度缺陷（如空位、晶界和斯通-瓦尔斯缺陷）预计会增强石墨烯的质子渗透性，甚至可能允许小离子通过，而较大物种（如气体分子）应仍被阻挡。这些预期迄今尚未在实验中得到验证。本文表明，具有高密度原子尺度缺陷的原子级薄碳膜仍阻断所有分子传输，但其质子渗透性比无缺陷石墨烯高约1000倍。锂离子也可透过此类无序石墨烯。增强的质子与离子渗透性归因于高密度的8碳环。与石墨烯的6原子环相比，后者对入射质子的能垒约低一倍，对锂离子则具有约0.6 eV的相对较低能垒。我们的发现表明，无序石墨烯可作为多种锂离子与氢技术中的膜和防护屏障而受到关注。
引用
@article{arxiv.2005.09418,
title = {Proton and Li-Ion Permeation through Graphene with Eight-Atom-Ring Defects},
author = {Eoin Griffin and Lucas Mogg and Guang-Ping Hao and Gopinadhan Kalon and Cihan Bacaksiz and Guillermo Lopez-Polin and T. Y. Zhou and Victor Guarochico and Junhao Cai and Christof Neumann and Andreas Winter and Michael Mohn and Jong Hak Lee and Junhao Lin and Ute Kaiser and Irina V. Grigorieva and Kazu Suenaga and Barbaros Ozyilmaz and Hui-Min Cheng and Wencai Ren and Andrey Turchanin and Francois M. Peeters and Andre K. Geim and Marcelo Lozada-Hidalgo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.09418},
year = {2020}
}