科研进展

2022年4月7日，Science再次报道在魔角扭曲三层石墨烯的重要进展，通讯作者是哥伦比亚大学物理系的Abhay N. Pasupathy教授。使用扫描隧道显微镜仔细检查堆叠结构。他们发现，顶层和底层之间的小错位导致晶格重新排列成三角形域的模式。这些域具有神奇的魔角扭曲三层结构，并由线和点缺陷网络隔开。

通过建立几何原理来描述高折射率表面上的二维材料排列，作者表明在孪晶边界两侧生长的二维材料岛可以很好地排列。作者进一步合成了具有丰富孪晶界的晶圆级铜箔，并在这些多晶铜箔的表面上成功地生长了晶圆级单晶石墨烯和六方氮化硼薄膜。这项研究为在定制的多晶衬底上生长单晶二维材料开辟了一条快速、可扩展和稳定的途径。

二维纳米流体膜在蓝色能源收集方面具有广阔的应用前景，随着低成本二维材料(粘土材料)的研究和纳米流体技术的发展，有望在提高器件输出功率密度的同时，实现二维纳米流体膜的低成本、大规模生产，走向商业化。但将其推向实际应用仍面临一些挑战。例如膜的表面污染、孔径堵塞和机械破坏，以及便携式器件的封装等。因此，需要进一步提高膜的输出功率密度、机械强度和韧性，并将研究重点放在可实际应用的器件设计上。

碳点（CDs）因其具有丰富的官能团，良好的导电性，制备简单等优点，在构筑纳米复合材料方面具有独特的优势。近年来不少课题组通过引入碳点优化材料的形貌和导电性，以提升其催化性能。然而目前碳点的引入对电催化析氧过程的影响尚不清楚，相关的理论研究较少。所以协同利用碳点优化材料的形貌和导电性，并深入研究碳点的引入对电催化析氧过程的影响，或许能够为碳点在提升电催化性能方面提供借鉴。

氧化石墨烯(GO)作为一种极具吸引力的2D碳纳米材料，已被广泛用作纳米构建模块以制备具有层状结构的先进纳滤膜。相邻GO纳米片之间的2D亚纳米通道可以充当分子筛，允许比通道小的分子穿透，同时阻止所有较大的溶质。因此，GO基膜被认为在水净化、分子分离和脱盐方面非常有前景。然而，GO纳米片在水中的静电斥力使得GO基膜不稳定，从而严重阻碍其在实际水处理过程中的应用。

有鉴于此，研究人员设计了一种镍基电催化剂，其外壳由氮掺杂碳制成。此外镍电极上的石墨烯涂层，能够防止氧化镍的形成，从而极大地延长氢燃料电池的使用寿命，且这些电极对一氧化碳的耐受性也更强（铂金材料很容易因为吸附一氧化碳而被迅速毒化）。