9月11日消息，chemeurope报道，维也纳大学物理学家Jani Kotakoski领导的研究团队在《自然·通讯》（Nature Communications）发表论文，演示了如何在原子尺度精确控制六方氮化硼（hBN，“白石墨烯”，石墨烯的电绝缘对应物）中纳米孔的形状：在超高真空中用电子辐照产生圆形孔，而在环境中加入少量氧气则生成三角形孔。

六方氮化硼是由单层原子组成的二维绝缘材料，可作为稳定屏障保护石墨烯等二维材料免受环境影响。在仅几个原子宽的尺度上造孔，可使这层屏障变得可渗透，形成纳米多孔膜，让分子或离子通过——这类膜可用于过滤物质，或让DNA穿过纳米孔时完成测序。在如此小的尺度上，孔的精确形状与孔边缘原子的种类决定了它与穿过分子的相互作用方式；同时由于尺寸极小，这些孔还具有量子力学特性，可服务于催化和量子应用。

制造这种微孔的一种方式是利用透射电子显微镜的电子束：用于成像的电子同时可以把原子从材料中打出，持续辐照下缺陷长大成纳米孔。近二十年来，人们知道电子辐照hBN会产生三角形孔，其形状通常被归因于硼、氮原子被击出难度的差异。论文第一作者、Kotakoski小组博士生Umair Javed表示：“我们首次证明，孔的形状并非仅由电子决定，而是受样品周围气氛的影响。”

维也纳团队使用的电子显微镜具备极佳的真空并可选择性地向样品环境引入特定气体。在超高真空下，电子束以大致相同的速率移除硼和氮原子，形成圆形孔；引入氮气几乎没有影响；而只要存在少量氧气，硼原子就会被显著更快地移除，形成氮原子封端的三角形孔边缘。氧气单独不足以产生该效应——结果表明，是电子束将分子氧裂解为活性物种，进而对材料发起化学进攻。孔形状因此来自物理与化学的竞争：高能电子“钻孔”利于圆形孔，氧介导的化学刻蚀利于三角形孔。通过调节电子辐照时的气氛，研究者即可控制生成哪种孔形。

通讯作者Kotakoski表示，预计能在其他材料中找到类似的孔形控制方式，或许也能在hBN中造出不同形状。这项工作隶属奥地利科学基金会（FWF）“能量转换与存储材料”卓越集群，该小组计划用这一方法构建新的催化活性结构，目标应用涵盖水过滤、催化到量子技术的原子级精确定制结构。 （来源：chemeurope）