近日，南京航空航天大學(xué)納米科學(xué)研究所所長郭萬林教授及其團(tuán)隊(duì)利用石墨烯二維原子晶體的優(yōu)異性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)石墨烯與流體界面耦合時(shí)產(chǎn)生電勢的新動(dòng)電效應(yīng)。他們稱其為“波動(dòng)勢”，并展示了利用這種效應(yīng)產(chǎn)生電能的技術(shù)。該研究突破了人們兩百多年以來對(duì)固液界面經(jīng)典動(dòng)電理論的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)，為將石墨烯二維材料推向日常應(yīng)用創(chuàng)造了新的空間。相關(guān)研究論文發(fā)表在5月6日的《自然?通訊》雜志上。

      與經(jīng)典動(dòng)電理論強(qiáng)調(diào)的壓力差不同，郭萬林和他的團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，即使在常壓下，當(dāng)海水等普通含有離子的液體表面沿石墨烯表面運(yùn)動(dòng)時(shí)，也會(huì)在石墨烯中產(chǎn)生沿液面運(yùn)動(dòng)方向的電壓。研究者將一片和尺子大?。?0平方厘米）的石墨烯薄片插入常見的離子溶液時(shí)，可以產(chǎn)生大約0.1伏的電壓或10微安的電流。

      郭萬林介紹，實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生電力的關(guān)鍵是在石墨烯浸入的過程中穿越氣液界面，引起液面處雙電層邊界沿石墨烯的移動(dòng)。這個(gè)雙電層的運(yùn)動(dòng)的邊界誘發(fā)石墨烯中的電荷轉(zhuǎn)移，相當(dāng)于一個(gè)局部的發(fā)電機(jī)，在液體下方的石墨烯中產(chǎn)生所謂的波動(dòng)勢。產(chǎn)生的電壓和液面沿石墨烯表面運(yùn)動(dòng)的速度以及石墨烯插入水中的長度成正比，但隨著石墨烯層數(shù)的增加電壓顯著降低，這表明單原子層的石墨烯對(duì)形成波動(dòng)勢的重要性。

      該研究發(fā)現(xiàn)石墨烯中的波動(dòng)勢是一種新的動(dòng)電效應(yīng)，雙電層動(dòng)邊界的理論突破了經(jīng)典動(dòng)電理論。這一研究發(fā)現(xiàn)開啟了以石墨烯為基礎(chǔ)的海水發(fā)電、傳感和新型的表面電化學(xué)參量測量等新技術(shù)的大門。