宾夕法尼亚大学 研究人员发现超快速气流通过2D膜上的原子级小孔，验证了一个百年来的流体动力学方程
信用:N Hassani & amp沙希德·拉吉大学硕士 曼彻斯特大学和宾夕法尼亚大学国家石墨烯研究所的研究人员在《科学进展》杂志上发表的一项研究中发现，超高速气流穿过单原子薄膜中最小的孔
这项工作——以及宾夕法尼亚大学关于制造这种纳米多孔膜的另一项研究——为许多应用领域带来了希望，从水和气体净化到空气质量监测和能量收集
20世纪初，丹麦著名物理学家马丁·努森提出了描述气体流动的理论
新出现的窄孔系统挑战了努森对气体流动的描述，但它们仍然有效，还不知道在缩小规模的哪个点上它们可能会失败
由拉德哈·博雅教授领导的曼彻斯特团队与由玛丽雅·恩迪克教授领导的宾夕法尼亚大学团队合作，首次证明了努森的描述在原子极限上似乎是正确的
二维(2-D)材料科学发展迅速，现在研究人员制作单原子薄膜已成为常规
丹迪克教授在宾夕法尼亚州的团队开发了一种在一层二硫化钨上钻孔的方法，一个原子宽
然而，一个重要的问题仍然存在:一个接一个地检查原子尺度的洞是否穿过并传导，而不是实际上手动看到它们
之前确认孔是否存在以及孔的大小的唯一方法是用高分辨率的电子显微镜检查
博雅教授的团队开发了一种测量通过原子孔的气体流量的技术，并反过来将该流量用作量化孔密度的工具
她说:“虽然毫无疑问，眼见为实，科学已经非常有限，只能看到在一个花哨的显微镜原子孔
在这里，我们有一些设备，通过这些设备，我们不仅可以测量气体流量，还可以用流量作为指导，来估计膜中最初有多少个原子孔
" 这项研究的第一作者之一，j·蒂鲁曼说:“能够通过实验达到原子尺度，并且能够精确地成像出那个结构，这样你就可以更加确信这是一个具有那种尺寸和形状的孔隙，这是一个挑战
" 恩迪克教授补充道:“在实验室里发现一些东西和创造一个可用的薄膜之间有很多设备物理学
这是随着科技的进步和我们自己的方法而来的，这里新颖的是将它集成到一个设备中，你可以实际取出，如果你愿意的话，可以通过海洋运输到曼彻斯特，并进行测量
" 医生
曼彻斯特团队的另一位主要作者Ashok Keerthi说:“人工检测膜上大面积原子空穴的形成是一项艰苦的工作，很可能不切实际
这里我们用一个简单的原理，薄膜允许通过的气体量是衡量它有多孔的一个尺度
" 获得的气体流量比先前在文献中观察到的埃级孔隙中的流量大几个数量级
通过透射电子显微镜成像(局部测量)和气流(大规模测量)获得的原子孔径密度的一一对应关系由该研究组合并由该团队发表
曼彻斯特的合著者斯达尔补充道:“令人惊讶的是，通过这些小孔的流体没有/只有最小的能量屏障
" 博雅教授补充说:“我们现在有了一种可靠的方法，可以利用气流来确认大面积原子孔的形成，这是在包括分子分离、传感和超低浓度气体监测在内的各种领域追求其应用前景的重要一步
"
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