研究表明，电场增强了石墨烯的潜力

美国国家石墨烯研究所的研究人员做出了一项发现，这项发现可能会彻底改变能源利用和信息计算。他们发表在《自然》杂志上的研究揭示了电场效应如何选择性地加速石墨烯中的耦合电化学过程

电化学过程在电池、燃料电池和电解槽等可再生能源技术中至关重要。然而，它们的效率经常受到缓慢反应和不想要的副作用的阻碍。传统方法侧重于新材料，但仍然存在重大挑战

由Marcelo Lozada Hidalgo博士领导的曼彻斯特团队采取了一种新颖的方法。他们成功地解耦了石墨烯电极内电荷和电场之间不可分割的联系，实现了对该材料电化学过程的前所未有的控制。这一突破挑战了以往的假设，为能源技术开辟了新的途径

Lozada Hidalgo博士认为这一发现具有变革性，他说：“我们已经成功地开辟了一个以前无法访问的参数空间。一种可视化的方法是想象乡村中有山丘和山谷的田地。传统上，对于给定的系统和催化剂，电化学过程将通过一条穿过这个田地的固定路径。

”如果路径穿过高山或深谷，那就倒霉了。我们的工作表明，至少对于我们在这里调查的过程，我们可以访问整个领域。如果有我们不想去的山丘或山谷，我们可以避开它。”

这项研究的重点是氢催化剂和电子设备的质子相关过程。具体而言，该团队检查了石墨烯中的两个质子过程：

传统上，这些过程在石墨烯设备中耦合，很难在不影响另一个的情况下控制其中一个过程。研究人员设法将这些过程解耦，发现电场效应可以在独立驱动氢化的同时显著加速质子传输。这种选择性加速是出乎意料的，并提供了一种驱动电化学过程的新方法。该论文的第一作者金城通说：“我们证明了电场效应可以解开并加速2D晶体中的电化学过程。这可以与最先进的催化剂相结合，有效地驱动二氧化碳还原等复杂过程，这些过程仍然是巨大的社会挑战。”第一作者之一傅博士指出了计算领域的潜在应用，他说：“对这些过程的控制使我们的石墨烯设备具有存储器和逻辑门的双重功能。这为使用质子运行的新计算网络铺平了道路。这可以实现紧凑、低能耗的模拟计算设备。”