氢同位素在范德瓦耳斯晶体层间距中的输运

当原子被限制在与自身德布罗意波长相当的空间内时，其行为开始呈现波动性而非经典粒子性。即使在室温下，对于最轻的原子氢，该长度也仅约一埃。这限制了原子物种的量子限制现象仅出现在极低温领域。本文表明，层状晶体原子平面间的范德瓦耳斯间隙提供了埃尺寸通道，使得质子的量子限制在室温下也显而易见。我们的输运测量显示，热质子在进入六方氮化硼与二硫化钼的范德瓦耳斯间隙时，所经历的势垒明显高于氘核。这归因于同位素德布罗意波长的差异。一旦进入晶体内部，两种同位素的输运均可用经典扩散描述，尽管速率快得出乎意料，可与水中质子的速率相比。所展示的埃尺寸通道可用于原子级量子限制的进一步研究，若技术得以放大，还可用于氢同位素的筛分。