作为国家合作研究的一部分，西班牙巴塞罗那自治大学ICN2研究所的研究人员，现在已经制备出均匀的纳米多孔石墨，证明了这项工作有很高的可行性。这是石墨烯研究的一个重要里程碑，这使我们不仅能够在电子设备中，而且在过滤和传感应用中充分发挥这种材料的全部潜力。这项工作发表在了《科学》杂志上。

多孔石墨烯是指在二维基面上具有纳米级孔隙的碳材料,是近年来石墨烯缺陷功能化的研究热点。多孔石墨烯不仅保留了石墨烯优良的性质,而且相比惰性的石墨烯表面,孔的存在促进了物质运输效率的提高,特别是原子级别的孔可以起到筛分不同尺寸的离子、分子的作用。更重要的是,孔的引入还有效地打开了石墨烯的能带隙,促进了石墨烯在电子器件领域的应用。

最近，研究人员成功地合成了一种具有纳米尺寸、形状均一的石墨烯薄膜。石墨烯上纳米尺度的孔可以改变材料的基本性质。这种变化本身结合石墨烯的内在力量和纳米尺度，石墨烯可以成为筛状，这指明它在未来的使用是非常有潜力的，例如，用于包括温室气体、盐和生物分子在内的极小物质的节能和选择性过滤器。

但是，当孔隙之间的间隔同样减少到几个原子时，不太直观的变化也发生了。这样做将石墨烯从半金属到半导体进行了转换，为电子应用打开大门，在那里它可以用来代替笨重，刚性的硅元件。

尽管所有这些在理论上都是正确的，但是制造这样的材料需要精准的技术。目前的制造方法还无法达到，而且，看起来我们不太可能做到这一点。问题是这个方法需要冲孔，操纵单个原子厚的材料，这是一个非常复杂的任务。在这里，研究团队需要一个“自下而上”的基于分子自组装、二维聚合的原理，有效生长石墨烯纳米孔需要从头开始。

对于这种方法，研究人员需要一个非常特殊的前体分子作为初始构建块，当受到不同的刺激时，它起到了预期那样的作用。在这项工作中，化学专家在CiQUS设计与合成这些前体。

他们被放置在黄金表面的高温下进行几轮加热，用于催化的分子首先进行聚合反应，形成长的花边状的纳米带，然后横向结合，创建理想的均匀分布的二维纳米网状结构。

在ICN2进行了模拟和实验测试，结果表明，新的石墨烯具有电气性能，类似于硅，它也可以作为一个具有高度选择性的分子筛。考虑到现实应用，正是这两个属性，可以考虑结合滤波器和传感器设备的发展，这不仅为特定的分子进行排序，也会者阻止或监视他们的纳米孔通道。这样的电读数将提供更多的信息，确切地说明通过孔隙时的分子浓度，以及在DNA测序中进行应用。

事实上，这种可调的、均匀纳米多孔石墨烯膜的实际应用是多种多样的。它们的范围从污染监测和减灾、水脱盐，甚至在生物医学中都有应用，如超薄、柔性、生物膜可用于失效的器官，如人体内天然的过滤器，肾。

文章来自phys网站，原文题目为One step closer to using nanoporousgraphene in smart filters and sensors，由材料科技在线汇总整理。