质子穿过单原子厚晶体的输运
材料科学
2014-12-15 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
石墨烯对所有气体和液体均不可渗透，即便是氢这样微小的原子，预计也无法在数十亿年内穿透石墨烯致密的电子云。然而，我们在此表明，在环境条件下，石墨烯和六方氮化硼 (hBN) 的单层膜对热质子（氢离子）具有意想不到的渗透性。作为参照，对于二硫化钼单层、石墨烯双层或多层 hBN，未检测到任何质子输运。在室温下，单层 hBN 表现出最高的质子电导率，其活化能低至约 0.3 eV；但在高温下，石墨烯成为更优良的导体，估计当温度高于 250 C 时，其对质子流的电阻率将降至 10^-3 Ohm per cm2 以下。通过用催化纳米颗粒修饰单层膜，可进一步降低质子势垒。这些原子级厚度的质子导体可能在许多基于氢的技术中具有应用价值。
引用
@article{arxiv.1410.8724,
title = {Proton transport through one atom thick crystals},
author = {S. Hu and M. Lozada-Hidalgo and F. C. Wang and A. Mishchenko and F. Schedin and R. R. Nair and E. W. Hill and D. W. Boukhvalov and M. I. Katsnelson and R. A. W. Dryfe and I. V. Grigorieva and H. A. Wu and A. K. Geim},
journal= {arXiv preprint arXiv:1410.8724},
year = {2014}
}
备注
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