一、最新中质【科学背景】
石墨烯在环境条件下所有原子和分子都是双门无法渗透的，但热质子在垂直于其基面方向上是控石控制可渗透的。之前的墨烯研究认为需要晶格中的针孔才能实现质子传输，但最新研究表明，传输材料高效节能空调 非常好原始晶格对质子是和氢化健身器材哑铃 极出彩可渗透的，而晶格中的精确应变等缺陷会降低传输的能垒。质子可以化学吸附在石墨烯上并对其进行氢化，最新中质这个过程会导致石墨烯的双门导体-绝缘体转变。质子传输与石墨烯氢化过程是控石控制两个繁琐的相关联的电化学过程。常用的墨烯改性方法可以加速质子传输，但是传输材料会对石墨烯的其他性质产生影响。因此，和氢化健身器材哑铃 特超群如何在不影响其他性质的精确情况下控制氢化过程，以及避免氢化对石墨烯性能的最新中质负面影响也是一个关键问题。
二、【创新成果】
为了解决这一问题，英国曼彻斯特大学的M. Lozada-Hidalgo教授和J. Tong博士在电解质双门控石墨烯器件中通过独立控制电场和载流子密度，实现对质子传输和氢化过程的精确控制，从而加速质子传输并实现对这些过程的选择性驱动。这为基于质子的逻辑和存储石墨烯器件提供了可能性。首次同时实现了逻辑运算与记忆存储这两个计算机的基本功能，为基于石墨烯的器件开发与应用提供了新的方向。相关成果“Control of proton transport and hydrogenation in double-gated graphene”发表在Nature。
图1双门控石墨烯器件中的质子传输和氢化的选择性控制 © 2024 Springer Nature Limited
图2双门控石墨烯中独立控制电场E和电荷密度n对质子和电子输运的影响 © 2024 Springer Nature Limited
图3双门控石墨烯中质子传输和氢化的稳健而精确的切换，实现了基于质子的逻辑和存储器件 © 2024 Springer Nature Limited
三、【科学启迪】
在这项工作中，双门控石墨烯器件通过对E和n的独立控制实现了精确的质子输运和氢化控制。在双门控石墨烯中，质子电流可以用于执行逻辑操作，为二维电化学材料的研究提供了新的方法和思路。这项工作报告的质子输运和氢化的选择性加速表明，类似的二维晶体器件可能有选择性地驱动其他耦合的界面过程。从根本上讲，这项工作扩展了研究二维晶体中电化学过程的参数空间。
原文详情：Tong, J., Fu, Y., Domaretskiy, D. et al. Control of proton transport and hydrogenation in double-gated graphene. Nature 630, 619–624 (2024).
https://doi.org/10.1038/s41586-024-07435-8