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研究人員在一份新報告中解釋說，在水里漂浮的石墨烯并不像許多研究人員認(rèn)為的那樣石墨烯是疏水的，而是親水的。

正如許多研究人員所相信的那樣，漂浮在水面上的石墨烯本身并不排斥水，而是水吸引了石墨烯。這一點已經(jīng)得到了化學(xué)家們的論證，他們是劉波夫·貝拉耶娃和波林·范·德烏爾森和他們的導(dǎo)師格雷戈里·f·施奈德。這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在先進材料上。

石墨烯是由與石墨一樣的材料組成的——例如，在鉛筆中發(fā)現(xiàn)的石墨烯這種納米碳材料——這就是為什么它很長時間被認(rèn)為石墨烯性質(zhì)就像石墨一樣，也是疏水的。石墨烯與石墨的一個關(guān)鍵區(qū)別在于，石墨烯的厚度不超過單個原子的厚度。

重要的生物傳感器

對石墨烯的研究引發(fā)了對其潤濕特性的不同看法。萊頓的研究人員現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，如果石墨烯表面干凈、光滑，那么它的表面是親水的。換句話說，水里的石墨烯能吸引水。

石墨烯的應(yīng)用

這對石墨烯的未來應(yīng)用非常重要。它薄薄的碳原子層，排列成蜂窩狀結(jié)構(gòu)，使材料適合用于生物傳感器解碼DNA。這種超薄材料也可以用于傳感器、水過濾和燃料電池膜。在所有這些情況下，一個石墨烯層在兩邊都暴露在水里。

在一層水上

在很長一段時間里，石墨烯被認(rèn)為是疏水性的，或者是防水的。研究者們認(rèn)為這是因為石墨烯通常是在金屬表面上產(chǎn)生的然后被轉(zhuǎn)移到一個固態(tài)的支架上，比如硅片。然而，在這種轉(zhuǎn)移過程中，石墨烯可能會受到破壞或受到污染，從而影響潤濕行為。

小水滴的曲率

要確定是否一個完整的石墨烯層的表面是親水的，一滴水必須被引入到這個層上。然后就可以從液滴的曲率中判斷出是否表面是防水的，就像雨衣一樣，或者它是否能吸引水。這個理論如此之多，因為在實踐中，這樣的液滴會立即撕裂薄的石墨烯層，導(dǎo)致裂縫，在此之后，就沒有什么可測量的了。

模擬水

研究人員用冰或水凝膠代替水作為支撐層解決了這個問題。冰和水凝膠的強度要大得多，而且是很好的模仿者。研究者們可以在石墨烯上引入微小的水珠來測量石墨烯表面和液滴表面的接觸角度。他們還用其他具有不同極性的液體重復(fù)測量。然后他們就能確定這些水分子的所有分子相互作用都是由上面的水分子感知到的。這種完全透明是石墨烯極薄的結(jié)果，它解釋了為什么石墨烯在水里是親水性的。

一個完全的改變

這個發(fā)現(xiàn)對石墨烯在傳感器，水過濾，以及膜基燃料電池的應(yīng)用上有很大的影響，所有的特征都是石墨烯暴露在水中。開發(fā)人員將不得不考慮一個完全不同的起點，即他們所使用的石墨烯不是疏水性的，而是親水性的。