质子通过二维晶体中纳米尺度起伏的传输
介观与纳米尺度物理
2023-08-24 v1 化学物理
摘要
无缺陷石墨烯在环境条件下对所有原子和离子均不可渗透。能分辨每小时仅数个原子通过微米尺寸膜的气体流实验发现，单晶石墨烯对最小的原子氦完全不可渗透。此类膜也被证明对所有离子（包括最小的锂）不可渗透。另一方面，石墨烯被报道对质子（氢原子核）高度可渗透。然而，对于出乎意料的高质子渗透性背后的机制，甚至其是否需要石墨烯晶格中的缺陷，均无异议。本文利用高分辨率扫描电化学池显微镜（SECCM）表明，尽管机械剥离的单层石墨烯与六方氮化硼的质子渗透不能归因于任何结构缺陷，二维膜的纳米尺度非平整性极大促进了质子传输。SECCM 可视化的质子电流空间分布显示出显著不均匀性，其与纳米级褶皱及应变累积的其他特征强相关。我们的结果凸显纳米尺度形貌作为实现质子通过二维晶体（多被视作并建模为平面）传输的重要参数，并提示应变与曲率可作为控制二维材料质子渗透性的额外自由度。
引用
@article{arxiv.2305.04655,
title = {Proton transport through nanoscale corrugations in two-dimensional crystals},
author = {O. J. Wahab and E. Daviddi and B. Xin and P. Z. Sun and E. Griffin and A. W. Colburn and D. Barry and M. Yagmurcukardes and F. M. Peeters and A. K. Geim and M. Lozada-Hidalgo and P. R. Unwin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.04655},
year = {2023}
}