一作兼通讯！石墨烯最新Nature！

第一作者：J. Tong，Y. Fu

通讯作者：J. Tong，M. Lozada-Hidalgo

通讯单位：曼彻斯特大学

M. Lozada-Hidalgo，曼彻斯特大学高级讲师，英国皇家学会大学研究员。

论文速览

石墨烯作为选择性屏障具有较大应用潜力，特别是在质子传输和加氢方面上的独特性质。石墨烯基面可以作为对质子具有选择性的屏障，对离子和气体则不透过，扩大了在膜、催化和同位素分离等领域的应用。

质子可以化学吸附在石墨烯上，并诱导导体-绝缘体转变，这一过程在石墨烯电子器件中进行了深入研究。然而，这些过程面临能量障碍，研究者提出了引入空位、结合催化金属或化学官能化晶格等多种策略来加速质子传输。

本研究展示了通过双门控石墨烯，可以独立控制电场和电荷载流子密度，从而加速质子传输并实现对质子传输和晶格加氢的独立控制。

图文导读

图1：双门控石墨烯设备的选择性控制质子传输和加氢。

图2：双门控石墨烯中质子和电子传输的独立控制。

图3：双门控石墨烯在逻辑和存储应用中的精确和稳健的质子传输和加氢控制。

总结展望

本研究的亮点在于通过双门控技术实现了对石墨烯中质子传输和加氢的精确控制。研究结果表明，通过调节电场和电荷载流子密度，可以加速质子传输至接近设备的电解液电流极限，并且能够精确且稳健地驱动质子传输和加氢过程。

这项工作不仅为石墨烯基的逻辑和存储器件的开发提供了新的可能性，而且为研究二维电极-电解液界面的电化学过程提供了新的技术手段。论文中的数据支持了场效应可以加速并解耦电化学过程的观点，为二维晶体的电化学研究扩展了参数空间。

文献信息

标题：Control of proton transport and hydrogenation in double-gated graphene

期刊：Nature

DOI：10.1038/s41586-024-07435-8

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