【海川化工科技前沿】中国研究团队在室温常压条件下实现了惰性气体在石墨烯表面的稳定吸附

海川老鱼 · 发表于 2026-3-10 20:13:08

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近日，南京大学物理学院高力波、袁国文团队联合李绍春教授，东南大学巨明刚教授，中国科学院大学周武教授等合作者，在室温常压条件下实现了惰性气体在石墨烯表面的稳定吸附。相关研究成果以“Ripple-assisted adsorption of noble gases on graphene at room temperature”为题，发表在《**自然评论》期刊上（National Science Review, 13, nwaf506, 2026）。

南京大学高力波、袁国文团队与合作者揭示了一种由层状材料自身“波纹”主导的全新吸附机制——“波纹辅助吸附”，在室温常压下实现了惰性气体在石墨烯表面的稳定吸附，突破了传统物理吸附与化学吸附的二元认知，为气体储存、分离与催化等领域开启了新的可能性。

或许你想象中的石墨烯是一张完美平坦的“原子平面”，但现实中，自由状态的石墨烯更像一张微微起伏的薄纱，其表面存在着天然的原子级波纹（ripple），这些波纹可视为一种结构上的“第四维度”。研究团队发现，正是这些曾被忽视的纳米波纹，成为了“捕捉”惰性气体的关键。理论计算表明，当石墨烯的波纹起伏增大时，其局部曲率会显著增强。这种几何形变，增强了惰性气体原子与碳原子之间的相互作用，从而将气体原子稳稳“吸住”。研究团队将这种全新吸附机制命名为——“波纹辅助吸附”。

团队利用扫描隧道显微镜对吸附氙原子的石墨烯进行表征，首次直接观察到氙原子在石墨烯表面排列成密堆积晶体结构，相邻原子间距约6.8 Å，且与石墨烯的晶格方向保持一致。氩原子和氦原子则形成周期性排列的二聚体结构。这种吸附过程是高度可逆的。当温度升至约300 °C时，气体完全脱附，而石墨烯晶格结构完好如初，展现出优异的循环稳定性。

研究进一步发现，“波纹辅助吸附”机制不仅适用于石墨烯，也成功拓展至二硫化钼、二硒化铌和单壁碳纳米管等多种层状材料。吸附气体后，这些材料的电学传输、超导特性、光致发光等物理性质发生显著变化，且在气体脱附后完全恢复，展现出优异的可控性与可逆性。

南京大学博士生刘伟林、黄贤雷、窦立国，东南大学博士生方强龙，中国科学院大学博士生李昂为论文的共同第一作者。南京大学袁国文副教授、中国科学院大学周武教授、东南大学巨明刚教授、南京大学李绍春教授、南京大学高力波教授为论文共同通讯作者。中国科学院金属研究所成会明院士、刘畅研究员、侯鹏翔研究员，东南大学王金兰教授等给与了大力帮助。该工作依托南京大学物理学院、固体微结构物理全国重点实验室、人工微结构科学与技术协同创新等平台，获得**自然科学基金、江苏省自然科学基金、**重点研发计划、小米基金等多个项目支持。

海川老鱼 · 发表于 2026-3-10 22:41:16