中外合作发现氧化石墨烯薄膜离子筛选效应

(记者杨)日前，记者从中国科技大学获悉，该大学的安教授与英国曼彻斯特大学的诺贝尔奖获得者教授合作，发现氧化石墨烯薄膜具有准确、快速筛选离子的能力。相关结果最近发表在《科学》杂志上。

据报道，石墨烯的表面最初是防水的，但是当浸入水中时，石墨烯薄膜中的毛细通道允许水快速渗透。研究人员发现，水环境中的氧化石墨烯薄膜与水相互作用，形成约0.9纳米宽的毛细管通道，允许直径小于0.9纳米的离子或分子快速通过，而直径大于0.9纳米的离子则被完全阻断。屏蔽效应不仅需要非常精确的离子尺寸，而且扩散速度比传统浓度快几千倍。

吴恒安的研究小组通过理论分析和分子模拟研究了石墨烯纳米通道快速离子过滤的机理。计算机模拟显示石墨烯和离子之间的相互作用导致离子在纳米通道中聚集，从而促进离子的快速扩散。这一发现为实验结果提供了合理的解释，也被称为“离子海绵效应”。

相关专家表示，如果通过机械手段进一步压缩膜中毛细通道的尺寸，海水中的盐将被有效过滤。这意味着，制造一种过滤装置，能够在几分钟内将一杯海水淡化成饮用水，这不再是科幻场景。

据报道，在同一时期，《科学》杂志对该研究作出了特别的展望和评论，认为这一发现使得氧化石墨烯薄膜在许多分离应用中具有重要意义，如海水淡化和净化、传感技术和能量转换等。

《中国科学日报》(第四版综合版，2014年3月17日)