研究人员开发了二维纳米材料技术使用的新方法

纳米片是精细结构的二维材料，具有巨大的创新潜力。它们在层状晶体中相互重叠固定，并且必须首先相互分离，以便它们可以用于例如过滤气体混合物或用于有效的气体屏障。拜罗伊特大学的一个研究小组现已开发出一种温和、环保的工艺，用于这种困难的分层过程，甚至可以在工业规模上使用。这是第一次使具有技术吸引力的沸石组中的晶体可用于广泛的潜在应用领域。

在JosefBreu教授的指导下，在拜罗伊特开发的分层过程的特点是彼此隔离的纳米片结构保持完好无损。它还有一个优点是可以在常温下使用。研究人员在《科学进展》中详细介绍了他们的结果。

二维纳米片在层状晶体中彼此重叠，通过静电力保持在一起。为了将它们用于技术应用，必须克服静电力，并且纳米片彼此分离。一种特别适合于此的方法是渗透膨胀，其中纳米片被水和溶解在其中的分子和离子强制分开。然而，到目前为止，它只能应用于几种类型的晶体，包括一些粘土矿物、钛酸盐和铌酸盐。然而，对于沸石组，由于其含有硅酸盐的精细结构，其纳米片对生产功能膜非常感兴趣，渗透膨胀的机制尚未适用。

拜罗伊特研究小组首次在跨学科合作中找到了一种利用渗透膨胀温和分离属于沸石组​​的伊莱石晶体的方法。在此过程中，首先将大糖分子插入纳米片之间的狭窄空间中。随后，彼此堆叠并在结构上对齐的纳米片被水分开。在此过程中，它们的间距变得相当大。现在纳米片可以在不同方向上进一步水平推开：在随后的干燥后，会产生一个由许多纳米片组成的固体表面。它们像扑克牌一样堆叠在一起，只在边缘重叠，只留下一些空隙。单个纳米片的直径大约是其厚度的9,000倍。

现在，这开辟了将大量此类表面固定在彼此之上并构建新分层材料的可能性。这个过程的重点是新材料表面的纳米结构相互抵消。因此，它们的间隙并不完全重叠，因此分子、离子甚至光信号都不能直接穿透新材料。这种迷宫般的整体结构具有广泛的潜在应用，例如用于保持食品新鲜的包装、光电元件，甚至可能用于电池。

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