已入深夜,您辛苦了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!祝你早点完成任务,早点休息,好梦!

Ion exchange in atomically thin clays and micas

离子 材料科学 薄膜 扩散 离子交换 透射电子显微镜 化学物理 超晶格 纳米技术 Crystal(编程语言) 扫描透射电子显微镜 纳米尺度 单晶 分析化学(期刊) 原子单位 结晶学 扫描电子显微镜 制作 航程(航空) 工作(物理) 凝聚态物理 光电子学
作者
Yi-Chao Zou,Lucas Mogg,Nick Clark,Cihan Bacaksiz,Slavisa Milovanovic,Vishnu Sreepal,Guang-Ping Hao,Yi-Chi Wang,David G. Hopkinson,Roman Gorbachev,Samuel Shaw,Kostya S. Novoselov,Rahul Raveendran-Nair,Francois M. Peeters,Marcelo Lozada-Hidalgo,Sarah J. Haigh
出处
期刊:Nature Materials [Nature Portfolio]
卷期号:20 (12): 1677-1682 被引量:81
标识
DOI:10.1038/s41563-021-01072-6
摘要

Clays and micas are receiving attention as materials that, in their atomically thin form, could allow for novel proton conductive, ion selective, osmotic power generation, or solvent filtration membranes. The interest arises from the possibility of controlling their properties by exchanging ions in the crystal lattice. However, the ion exchange process itself remains largely unexplored in atomically thin materials. Here we use atomic-resolution scanning transmission electron microscopy to study the dynamics of the process and reveal the binding sites of individual ions in atomically thin and artificially restacked clays and micas. Imaging ion exchange after different exposure time and for different crystal thicknesses, we find that the ion diffusion constant, D, for the interlayer space of atomically thin samples is up to 10^4 times larger than in bulk crystals and approaches its value in free water. Surprisingly, samples where no bulk exchange is expected display fast exchange if the mica layers are twisted and restacked; but in this case, the exchanged ions arrange in islands controlled by the moire superlattice dimensions. We attribute the fast ion diffusion to enhanced interlayer expandability resulting from weaker interlayer binding forces in both atomically thin and restacked materials. Finally, we demonstrate images of individual surface cations for these materials, which had remained elusive in previous studies. This work provides atomic scale insights into ion diffusion in highly confined spaces and suggests strategies to design novel exfoliated clays membranes.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
CodeCraft应助好好学习采纳,获得10
1秒前
uouuo完成签到 ,获得积分10
4秒前
123完成签到 ,获得积分10
5秒前
7秒前
7秒前
7秒前
YNYang完成签到,获得积分10
8秒前
懒羊羊发布了新的文献求助10
9秒前
Junex完成签到 ,获得积分10
9秒前
CC完成签到 ,获得积分10
10秒前
XYZ完成签到,获得积分10
10秒前
文静菠萝发布了新的文献求助10
11秒前
工藤新一完成签到,获得积分20
12秒前
BinYan发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
小小雪发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
Dreamchaser完成签到,获得积分10
14秒前
传奇3应助zyl采纳,获得10
15秒前
高挑的冰露完成签到 ,获得积分10
15秒前
芒果与鱼完成签到,获得积分10
16秒前
咕噜噜完成签到 ,获得积分10
18秒前
顾矜应助眼睛大的踏歌采纳,获得10
18秒前
冷静雨南发布了新的文献求助10
20秒前
20秒前
小菀儿完成签到 ,获得积分10
20秒前
西瓜完成签到,获得积分10
20秒前
2224270676完成签到,获得积分10
21秒前
Myownway完成签到,获得积分10
22秒前
科目三应助2899采纳,获得10
22秒前
哈哈完成签到 ,获得积分10
22秒前
浪老师完成签到 ,获得积分10
23秒前
哇塞完成签到 ,获得积分10
23秒前
yayaha完成签到,获得积分10
24秒前
花开富贵完成签到,获得积分10
25秒前
00完成签到,获得积分10
25秒前
华W发布了新的文献求助10
26秒前
横空完成签到,获得积分10
28秒前
29秒前
30秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Development Across Adulthood 600
天津市智库成果选编 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6444176
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8258094
关于积分的说明 17590526
捐赠科研通 5503078
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2901262
邀请新用户注册赠送积分活动 1878273
关于科研通互助平台的介绍 1717595