10月9日，我校理學院陳亮博士以第一作者在《自然》雜志上發表了題為《Ion sieving in graphene oxide membranes via cationic control of interlayer spacing》（《通過陽離子控制層間距實現氧化石墨烯膜的離子篩選》）（DOI:10.1038/nature24044）學術論文，這是我校教師發表高水平學術論文的新突破。
該論文提出并實現了用水合離子自身精確控制石墨烯膜的層間距，展示了其出色的離子篩分和海水淡化性能，并用理論計算、上海光源的X射線小角散射（BL16B1）和精細吸收譜（BL14W1）實驗闡明了機理。相關研究成果，解決了氧化石墨烯膜在水處理、離子/分子分離以及電池/電容等前沿研究領域中的重大難題，為其進一步應用提供了重要的理論和實驗基礎。
據介紹，對像紙一樣的石墨烯納米片，要精確“裝訂”成石墨烯膜，保證其層間距固定并精確到十分之一納米的尺度，非常困難。更具挑戰的是，石墨烯膜在水溶液中還會發生溶脹導致分離性能嚴重衰減。該工作證明了離子與石墨烯片層內芳香環結構之間存在水合離子-π相互作用。這種作用像“橋墩”一樣支撐石墨烯片層，精確控制了石墨烯膜的層間距，而不同大小的水合離子相當于不同大小的“橋墩”，進而對應于不同的層間距。對于具有最小水合直徑的鉀離子，由于鉀離子的水合層較弱，進入石墨烯膜后水合層發生形變，導致特別小的層間距。這樣，經過鉀離子溶液浸泡的石墨烯膜能阻止水合鉀離子自身的進入，有效截留鹽溶液中包括鉀離子本身在內的所有離子，同時還能維持水分子通過，實現一邊是離子溶液一邊是純水的水處理效果。
相關研究工作由中國科學院上海應用物理研究所、上海大學、南京工業大學和浙江農林大學的研究人員發揮各自優勢合作完成，得到了國家自然科學基金委、中國科學院、科技部、上海光源以及上海超算中心、中國科學院北京超算中心和廣州超算中心的資助。
陳亮博士，2002年7月進入我校工作，現為理學院物理系教師。長期以來，主要研究碳納米材料在環境中的應用、有機污染物處理、重金屬污染處理、海水淡化等應用研究以及碳納米材料的理論機制的基礎研究。已在國內外學術期刊發表論文30多篇。研究工作成果已發表在《自然》(Nature)、《物理化學》(J Phys Chem C (ACS) )、《科學報告》 (Scientific Reports) 等國際權威雜志上，申請國際、國內發明專利多項。
論文鏈接：http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature24044.html
（新聞中心 理學院）
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