Физики продемонстрировали, что считавшаяся установленной непроницаемость бездефектного графена для всех жидкостей и газов, выполняется не для всех веществ. В новых, на порядки более точных, экспериментах ученые зафиксировали просачивание водорода и подтвердили отсутствие пропускания других газов, в том числе гелия, атомы которого существенно меньше, чем молекулы водорода.

По-видимому, обнаруженный процесс связан с взаимодействием водорода со складками и волнами на поверхности вещества, пишут авторы в журнале Nature.

Графен — это одна из модификаций чистого углерода, которая представляет собой листы одноатомной толщины с шестиугольной структурой связей. Графен обладает огромным списком исключительных и необычных свойств, которые делают его интересным как с точки зрения фундаментальной науки, так и в плане потенциальных применений. Однако ученые пока не придумали дешевого масштабируемого способа синтеза высококачественного графена, поэтому он, в первую очередь, остается предметом любопытства физиков и материаловедов.

Одним из важных свойств графена является крайне высокий энергетический барьер пропускания атомов и молекул. Расчеты на основе теории функционала плотности предсказывают значения не менее нескольких электронвольт, что должно полностью предотвращать проникновение любых жидкостей или газов при нормальных условиях. Эти результаты подтверждали экспериментами, в которых точности хватало для регистрации потоков сквозь графен в десятки тысяч атомов в секунду.

Физики из Манчестерского университета, Университета Неймегена и Уханьского университета под руководством лауреата Нобелевской премии Андрея Гейма (Andre Geim) провели новую серию опытов, в которых смогли добиться увеличения чувствительности на 8–9 порядков по сравнению с предыдущими экспериментами. Оказалось, что графен с точностью до нескольких атомов в час действительно непроницаем для гелия, неона, азота, кислорода, аргона, криптона и ксенона. Однако это оказалось не так в случае водорода, что потребовало отдельного теоретического объяснения.