與你家的窗戶不同，擁有石墨烯上的納米孔（稱為“納米導入”）的窗戶可以有選擇性地選擇哪種類型的空氣分子可以通過。
來自信州大學和法國PSL大學的科學家在理論上證明了納米級輪輞的協同運動能夠以節能和快速的方式選擇性地允許分子通過。這為創建先進的分子分離膜技術帶來了新的可能性。
納米導入的分離機理是納米壓入邊緣的原子振動改變了有效納米線的尺寸。當一邊的邊緣偏離而另一邊偏離相反的方向時，有效納米線的尺寸變得比邊緣不移動時大。這種效應對於氧氣，氮氣和氬氣的分子是非常主要的，從而引起空氣中氧氣的有效分離。
該研究考慮了空氣主要成分的分離：氧氣，氮氣和氬氣。他們有很高的工業需求;創新的空氣分離技術受到高度關注。氧，氮和氬的分子大小分別為0.299,0.305和0.363納米（nm）。研究人員比較了這些分子在6種不同尺寸的納米導入物（0.257納米，0.273納米，0.297納米，0.330納米，0.370納米和0.378納米）上的滲透。
石墨烯智能窗戶膜通過氧化處理製備。因此它們的邊緣被氫和氧原子鈍化，這對於選擇性滲透具有重要作用。
令人驚訝的是，即使當剛性納米厚度尺寸小於目標分子尺寸時，分子也通過納米導入滲透。例如，O2透過0.29納米納米導入比0.33納米納米導入更快。滲透速率的差異與分子與納米寡核環和石墨烯的相互作用有關。該機制是利用氧和氫在納米線輪緣處的相互作用能量和振動運動來解釋的。在納米尺度上，來自納米線輪緣的具有氫和氧原子的局部電場足夠大以確定氧和氮分子的取向，從而通過比氧分子小的納米線而提供高度選擇性的滲透。
由熱振動引起的納米周緣的氫原子和氧原子的一致取向運動使窗口的有效尺寸變化約0.01nm。在納米線輪緣處的協同振動可以打開納米線以獲得優選的分子（在這種情況下為氧氣）。
這項研究評估了混合氣體滲透來衡量選擇性。室溫下O2 / N2和O2 / Ar的分離效率分別超過50和1500。目前的膜已經獲得了O2 / N2的滲透速率選擇性6，但同時它們缺乏高滲透速率。這顯示了石墨烯中動態納米導入的有希望的可能性。
目前工業中的空氣分離使用蒸餾，這消耗了大量的能量。本研究中使用的氣體廣泛用於各種行業，如醫療，食品，汽車等。嵌入式動態納米導入石墨烯的開發將節省大量能源，並提供更安全，高效的工藝。這項研究顯示了空氣分離的未來方向。
如果有小夥伴對科技科學類的新聞感興趣可以關注小編，小編將每天為您推送最新的科學世界的發展，，如果有小夥伴對石墨烯或石墨烯透明導電膜感興趣的可以關注www.firstene.com進行訪問或是關注wechat“元石盛石墨烯薄膜”
閱讀更多 秋風hmqhai 的文章
