Stone-Wales Defects Cause High Proton Permeability and Isotope Selectivity of Single-Layer Graphene.
Stone-Wales defects
graphene
quantum tunneling
selectivity
separation of proton isotopes
Journal
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
ISSN: 1521-4095
Titre abrégé: Adv Mater
Pays: Germany
ID NLM: 9885358
Informations de publication
Date de publication:
Sep 2020
Sep 2020
Historique:
received:
09
04
2020
revised:
26
06
2020
pubmed:
4
8
2020
medline:
4
8
2020
entrez:
4
8
2020
Statut:
ppublish
Résumé
While the isotope-dependent hydrogen permeability of graphene membranes at ambient condition has been demonstrated, the underlying mechanism has been controversially discussed during the past 5 years. The reported room-temperature proton-over-deuteron (H
Identifiants
pubmed: 32743870
doi: 10.1002/adma.202002442
doi:
Types de publication
Journal Article
Langues
eng
Sous-ensembles de citation
IM
Pagination
e2002442Subventions
Organisme : Deutsche Forschungsgemeinschaft
ID : 2247/1 (QM3)
Informations de copyright
© 2020 The Authors. Published by Wiley-VCH GmbH.
Références
J. F. Nagle, H. J. Morowitz, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1978, 75, 298.
I. V. Stiopkin, C. Weeraman, P. A. Pieniazek, F. Y. Shalhout, J. L. Skinner, A. V. Benderskii, Nature 2011, 474, 192.
K. Sanderson, Nature 2009, 458, 269.
P. C. Souers, Hydrogen Properties for Fusion Energy, University of California Press, Berkeley, CA, USA 1986.
Separation of Hydrogen Isotopes (Ed: H. K. Rae), American Chemical Society, Washington, DC, USA 1978.
S. Hu, M. Lozada-Hidalgo, F. C. Wang, A. Mishchenko, F. Schedin, R. R. Nair, E. W. Hill, D. W. Boukhvalov, M. I. Katsnelson, R. A. W. Dryfe, I. V. Grigorieva, H. A. Wu, A. K. Geim, Nature 2014, 516, 227.
M. Lozada-Hidalgo, S. Hu, O. Marshall, A. Mishchenko, A. N. Grigorenko, R. A. W. Dryfe, B. Radha, I. V. Grigorieva, A. K. Geim, Science 2016, 351, 68.
N. T. Ekanayake, J. Huang, J. Jakowski, B. G. Sumpter, S. Garashchuk, J. Phys. Chem. C 2017, 121, 24335.
Q. Zhang, M. Ju, L. Chen, X. C. Zeng, J. Phys. Chem. Lett. 2016, 7, 3395.
J. L. Achtyl, R. R. Unocic, L. Xu, Y. Cai, M. Raju, W. Zhang, R. L. Sacci, I. V. Vlassiouk, P. F. Fulvio, P. Ganesh, D. J. Wesolowski, S. Dai, A. C. T. van Duin, M. Neurock, F. M. Geiger, Nat. Commun. 2015, 6, 6539.
Y. Feng, J. Chen, W. Fang, E.-G. Wang, A. Michaelides, X.-Z. Li, J. Phys. Chem. Lett. 2017, 8, 6009.
M. Bartolomei, M. I. Hernández, J. Campos-Martínez, R. Hernández-Lamoneda, Carbon 2019, 144, 724.
S. Bukola, Y. Liang, C. Korzeniewski, J. Harris, S. Creager, J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 1743.
M. I. Walker, P. Braeuninger-Weimer, R. S. Weatherup, S. Hofmann, U. F. Keyser, Appl. Phys. Lett. 2015, 107, 213104.
L. Mogg, S. Zhang, G.-P. Hao, K. Gopinadhan, D. Barry, B. L. Liu, H. M. Cheng, A. K. Geim, M. Lozada-Hidalgo, Nat. Commun. 2019, 10, 4243.
F. Banhart, J. Kotakoski, A. V. Krasheninnikov, ACS Nano 2011, 5, 26.
J. C. Meyer, C. Kisielowski, R. Erni, M. D. Rossell, M. F. Crommie, A. Zettl, Nano Lett. 2008, 8, 3582.
M. V. Bracamonte, G. I. Lacconi, S. E. Urreta, L. E. F. Foa Torres, J. Phys. Chem. C 2014, 118, 15455.
M. Miao, M. B. Nardelli, Q. Wang, Y. Liu, Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 16132.
M. Seel, R. Pandey, 2D Mater. 2016, 3, 025004.
J. M. H. Kroes, A. Fasolino, M. I. Katsnelson, Phys. Chem. Chem. Phys. 2017, 19, 5813.
I. Poltavsky, L. Zheng, M. Mortazavi, A. Tkatchenko, J. Chem. Phys. 2018, 148, 204707.
M. Lozada-Hidalgo, S. Zhang, S. Hu, A. Esfandiar, I. V. Grigorieva, A. K. Geim, Nat. Commun. 2017, 8, 15215.
B. C. Hall, Quantum Theory for Mathematicians, Springer, New York 2013.
E. Griffin, L. Mogg, G.-P. Hao, G. Kalon, C. Bacaksiz, G. Lopez-Polin, T. Y. Zhou, V. Guarochico, J. Cai, C. Neumann, A. Winter, M. Mohn, J. H. Lee, J. Lin, U. Kaiser, I. V. Grigorieva, K. Suenaga, B. Özyilmaz, H.-M. Cheng, W. Ren, A. Turchanin, F. M. Peeters, A. K. Geim, M. Lozada-Hidalgo, ACS Nano 2020, 14, 7280.
A. C. Ferrari, D. M. Basko, Nat. Nanotechnol. 2013, 8, 235.
L. G. Cançado, A. Jorio, E. H. M. Ferreira, F. Stavale, C. A. Achete, R. B. Capaz, M. V. O. Moutinho, A. Lombardo, T. S. Kulmala, A. C. Ferrari, Nano Lett. 2011, 11, 3190.
M. M. Lucchese, F. Stavale, E. H. M. Ferreira, C. Vilani, M. V. O. Moutinho, R. B. Capaz, C. A. Achete, A. Jorio, Carbon 2010, 48, 1592.
J. Ma, D. Alfè, A. Michaelides, E. Wang, Phys. Rev. B 2009, 80, 033407.
J. P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865.
C. Adamo, V. Barone, J. Chem. Phys. 1999, 110, 6158.
S. Grimme, S. Ehrlich, L. Goerigk, J. Comput. Chem. 2011, 32, 1456.
M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, G. Scalmani, V. Barone, B. Mennucci, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Caricato, X. Li, H. P. Hratchian, A. F. Izmaylov, J. Bloino, G. Zheng, J. L. Sonnenberg, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, T. Vreven, J. A. Montgomery Jr., J. E. Peralta, F. Ogliaro, M. Bearpark, J. J. Heyd, E. Brothers, K. N. Kudin, V. N. Staroverov, R. Kobayashi, J. Normand, K. Raghavachari, A. Rendell, J. C. Burant, S. S. Iyengar, J. Tomasi, M. Cossi, N. Rega, J. M. Millam, M. Klene, J. E. Knox, J. B. Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, R. L. Martin, K. Morokuma, V. G. Zakrzewski, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, S. Dapprich, A. D. Daniels, Ö. Farkas, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, J. Cioslowski, D. J. Fox, Gaussian 09 Revision E.01, Gaussian, Inc., Wallingford, CT, USA 2009.
F. Neese, WIREs Comput. Mol. Sci. 2018, 8, e1327.