关键词: 
• 氧化石墨 /
• 二维 /
• 材料 /
• 质子传导膜 /
• 原子层 /
• 基础科学研究 /
• 二硫化钼 /
• boron nitride /
• 应用层面 /
• 网状结构 /
• 特殊性能 /
• 实验研究 /
• 气体分子 /
• 平面内 /
• 近期研究 /
• 技术革命 /
• 厚度 /
• 选择性 /
• 六角形 /
• 计算表

摘要: 石墨烯作为一种最典型的二维材料，自2004年问世以来在各个领域均得到了广泛的关注，很快地成为科学研究的焦点[1，2]。跟石墨烯类似的二维材料还包括氮化硼(hexagonal boron nitride， hBN)及二硫化钼(molybdenum disulphide, MoS2)等等。它们的共同点是，原子在二维平面内按照六角形网状结构排布，垂直于该平面方向上只有一个原子层的厚度(单层二硫化钼是三层原子的厚度)。近期研究发现，氧化石墨烯薄膜不仅具有隔气透水的特殊性能[3]，而且在离子过滤及输运方面，表现出灵敏的尺寸选择性和超级快速的特点[4]。另一方面，实验研究表明，完美的石墨烯片可以阻止包括最小的单原子气体分子--氦气在内的所有气体穿过[5]。之前的理论计算表明，质子要穿过完美石墨烯需要克服较大的能垒，或者说，需要非常长的时间[6]。然而最近的研究成果表明，石墨烯等二维材料可以作为良好的质子传导膜[7]。这些新发现不仅在基础科学研究方面展现出独特的创新意义，而且将在工业应用层面上引领新的技术革命浪潮。