此前，由安德烈·海姆(Andre Geim)教授和馬塞洛·洛扎達(dá)-伊達(dá)爾戈(Marcelo lozada - hidalgo)博士領(lǐng)導(dǎo)的曼徹斯特大學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)，石墨烯等單原子厚度的材料對質(zhì)子、氫原子核具有很高的滲透性。然而，他們也發(fā)現(xiàn)其他二維材料，如硫化鉬(MoS2)，只有三個(gè)原子厚，對質(zhì)子是完全不滲透的。這些結(jié)果表明只有單原子厚度的晶體才能滲透質(zhì)子。

研究小組在《自然-納米技術(shù)》雜志上撰文指出，盡管云母層厚度是石墨烯的10倍，但質(zhì)子可以很容易地穿過幾層云母層。云母和石墨一樣，是由相互堆疊的晶體層組成，可以被切割。研究小組分離出其中一層，發(fā)現(xiàn)它對質(zhì)子的滲透性是石墨烯的100倍。

乍一看，這個(gè)結(jié)果似乎是不可能的，因?yàn)樵颇柑?，質(zhì)子無法滲透——它們比完全不能滲透質(zhì)子的單層二氧化硅厚得多。然而，云母可以被認(rèn)為是由管狀通道穿透的晶體板。這些通道不是空的，而是充滿了羥基，就像質(zhì)子在水中的一維傳導(dǎo)鏈。質(zhì)子沿著這些鏈跳躍，把這種材料變成一種優(yōu)秀的質(zhì)子導(dǎo)體。

該項(xiàng)目博士生、論文第一作者盧卡斯?莫格(Lucas Mogg)表示：“我們發(fā)現(xiàn)，原子級厚度云母的質(zhì)子電導(dǎo)率比石墨烯高10至100倍。這是令人鼓舞的，因?yàn)槭┮呀?jīng)被認(rèn)為是一種很有前途的質(zhì)子導(dǎo)電材料。我們的研究結(jié)果表明云母可能更有前景，尤其是因?yàn)樗鼈冐S富而廉價(jià)。”安德烈·海姆教授說：“這一結(jié)果還意味著，許多其他二維材料也可以轉(zhuǎn)化為質(zhì)子導(dǎo)體。我們的策略并不局限于質(zhì)子或云母。更多的具有原子尺度通道的二維晶體可以被用來研究，有望在質(zhì)子和離子導(dǎo)體領(lǐng)域帶來意想不到的發(fā)現(xiàn)和新的應(yīng)用?！?/span>

研究人員還發(fā)現(xiàn)，云母在一個(gè)眾所周知的相關(guān)技術(shù)無法達(dá)到的溫度范圍內(nèi)具有極高的導(dǎo)電性。

馬塞洛·洛扎達(dá)-伊達(dá)爾戈博士說：“目前缺乏能在100到500攝氏度之間可靠工作的質(zhì)子導(dǎo)電材料。然而，這是燃料電池和其他氫技術(shù)運(yùn)行的最佳溫度范圍。原子級厚度的云母在這個(gè)溫度范圍內(nèi)工作的相當(dāng)好——從這個(gè)角度來看，它們值得關(guān)注?！?/span>

此外，研究人員表示，他們目前正在研制一種云母原型膜，這種膜足夠大，可以在工業(yè)條件下進(jìn)行測試。他們也對這項(xiàng)研究在基礎(chǔ)研究方面打開的可能性持樂觀態(tài)度。研究結(jié)果表明，二維離子導(dǎo)體具有廣闊的應(yīng)用前景，因?yàn)槎S離子導(dǎo)體中含有大量可轉(zhuǎn)化為離子導(dǎo)體和質(zhì)子導(dǎo)體的晶體。

（原文來自：曼徹斯特大學(xué) 中國新能源網(wǎng)綜合）