科学家精确“装订”石墨烯膜

(记者黄鑫)近日，中科院上海应用物理研究所方团队提出并实现了通过水合离子精确控制石墨烯膜层间距，展示了优异的离子筛选和海水淡化性能。相关成果已在《自然》杂志在线发表，并申请了相应的国内专利和多氯三联苯专利。

对于石墨烯纳米片，很难实现石墨烯纳米片的层间距被固定到大约1纳米并且精确到小至1/10纳米的尺度。更具挑战性的是石墨烯薄膜会在水溶液中膨胀，导致分离性能严重下降。

研究人员提出溶液中的离子可以有效控制(氧化)石墨烯薄膜的层间距，并进行了相应的理论模拟计算来验证。同时，利用上海光源的x光小角散射、精细吸收光谱和紫外光谱证明了石墨烯片中离子与芳香环结构之间的水合离子相互作用。该功能支持石墨烯片，如“墩”，精确控制石墨烯薄膜的层间距，而不同尺寸的水合离子对应不同尺寸的“墩”，因此对应不同的层间距。

研究人员已经通过实验成功地认识到并观察到石墨烯薄膜在与不同的离子溶液作用后具有特定的层间距。这种间距可以小到约1纳米，而对应于不同离子的间距差小于1/10纳米。当石墨烯薄膜与水合直径较小的离子溶液结合时，水合直径较大的离子很难进入石墨烯薄膜。因此，通过离子选择可以实现石墨烯薄膜层间距高达1/10纳米的精确控制。同时，由一系列水合离子控制的多石墨烯复合膜在实验上实现了不同离子之间的精确筛选。

《中国科学新闻》(第一版集锦，2017年10月24日)