Oxygen vacancy dynamics in Pt/TiOx/TaOy/Pt memristors: exchange with the environment and internal electromigration
本文结合实验与模拟研究Pt/TiOx/TaOy/Pt忆阻器，揭示电形成时氧来自环境，而稳定后氧空位仅在两层氧化物间内部电迁移。
2022-07-07 cond-mat.mes-hall
Filtering Signal Processes in Molecular Multimedia Memristors
为了获得精确可控的，鲁棒的，以及可再生的忆阻器的高效神经形态计算仍然非常具有挑战性。分子剪裁的目的是获得更灵活的调谐可塑性，最近产生了显着的兴趣，作为新的范例实现新型忆阻器为基础的突触。在本文中，受血液循环中血红蛋白携带的故意氧气运输的启发，我们报道了一种新型的分子调节电子/离子半导体（MEIS）平台ITO/MTPP/Al 2 O3-x/Al，其具有一系列金属卟啉（MTPP），以精细地调节离子迁移，从而实现稳健的分子多媒体忆阻器。通过不同的器件结构、工作模式以及扫描透射电子显微镜-能量色散X射线能谱（STEM-EDX）和X射线光电子能谱学（XPS）表征，证实了由配位调节离子迁移引起的稳定的箍缩滞后。金属配位依赖的器件参数，如电位和凹陷以及保留曲线进一步支持配位和刺激通量依赖的忆阻行为之间的相关性。在5，10，15，20-四苯基-21H，23H-卟啉锌（Ⅱ）（ZnTPP）突触中，我们实现了基于生物学Hebbian规则的整合神经形态结构中的多功能模拟，主要包括短时记忆（STM）向长时记忆（LTM）的转换、学习经验和活动依赖的学习记忆过程，在信号过滤、习惯化和敏感化等方面的应用，发展了新的尖峰幅度依赖可塑性（SADP）理论。
2017-03-22 cond-mat.mes-hall
Polaronic memristor strongly coupled to electrodes
在强变形分子量子点中，由于电子-振子相互作用（EVI）产生的吸引电子关联可以克服极化子的直接库仑排斥。如果它实现了，则在弱耦合到电极的简并非绝热分子桥的I-V特性中出现切换，从而提供了一条通向超快“忆阻器”（记忆电阻器）的路线，作为未来振荡器、放大器和其他重要电路元件的基础。在这里，我们将极化子忆阻器的理论扩展到与引线强耦合的绝热MQDs，并表明MQD（或其他多级能量结构）的简并性以及极化子-极化子吸引力也是其在强耦合机制中的开关行为的必要成分。
2009-05-20 cond-mat.mes-hall
Memristor variability and stochastic physical properties modeling from a multivariate time series approach
本文提出一种基于多元时间序列的建模方法，用于描述忆阻器的循环间变异性，并准确建模复位和置位电压的统计特性，实验验证于氧化铪器件。
2024-02-06 cond-mat.mes-hall
Field-Driven Hybrid Filament Formation Governs Switching in Ta-HfO$_2$-Pt Memristors
University of Illinois, Chicago（伊利诺伊大学芝加哥分校）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）
通过分子动力学模拟，研究了Ta/HfO$_2$/Pt器件中氧空位和Ta阳离子共同形成混合细丝的原子机制，揭示了初始氧空位浓度和空间分布对细丝形态的影响，并验证了模型与实验的一致性。
2026-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Oxide layer thickness effects on the resistance switching characteristics of Ti/TiO2-NT/Au structure
采用钛箔阳极氧化法制备了自有序纳米管TiO 2-NT，其外径为45 nm。制备了四组直径为100 $μm$的基于Ti/TiO 2-NT/Au三明治结构的忆阻器，其氧化层厚度分别为80、120、160和200 nm。电流-电压（CV）特性的静态和动态操作模式下获得的样品进行了研究。估计高电阻状态和低电阻状态下的电阻。通过对动态模式下（> 14000次开关）CV特性的分析，指出了氧化层厚度为160 nm的Ti/TiO 2-NT/Au微忆阻器在非易失性存储器中的应用前景。关键词：阳极二氧化钛，钛白纳米管，纳米管结构，忆阻器，阻变
2019-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Bipolar electrical switching in metal-metal contacts
在精心设计的小几何形状的金属-绝缘体-金属器件中观察到了电开关。这些器件通常也被称为忆阻器，并且由特定材料组成，例如过渡金属氧化物、硫属化物、钙钛矿、具有价态缺陷的氧化物或惰性电极和电化学活性电极的组合。没有简单的物理器件被报道表现出电开关。我们已经发现，一个简单的点接触或金属片形成的颗粒排列表现出双极开关。这些装置被称为相干器，被认为是单向电引信。我们已经确定了控制电阻状态的状态变量，并且可以对器件进行编程以在多个稳定电阻状态之间切换。我们的观察使以前假设的热机制，其电阻变化的不足。这些器件构成了忆阻器的缺失的规范物理实现，通常被称为第四无源元件。除了在理解金属接触方面的理论进展外，目前的发现为物理学家和工程师提供了一种简单的忆阻器，用于广泛的实验，这是迄今为止不可能的。
2013-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of memristorś potentiation-depression curves peculiarities in the convergence of physical perceptrons
本文通过实验获取锰氧化物忆阻器的增强-抑制曲线，研究其对感知器字符识别收敛时间的影响，发现低粒度、非线性非对称响应及权重更新噪声可降低收敛所需轮数。
2023-08-10 cond-mat.mes-hall cs.ET
Multi-level resistance switching and random telegraph noise analysis of nitride based memristors
电阻开关器件由于其在电阻存储器（RRAM）中的应用而具有特殊的重要性，电阻存储器是替代当前非易失性存储器并实现存储级存储器的有希望的候选者。这些器件通常表现出具有许多离散电阻水平的忆阻特性，并实现人工突触。在过去的几年里，研究人员已经证明了忆阻芯片作为计算加速器，遵循新的内存和神经形态计算方法。许多不同的金属氧化物已被用作MIM或MIS结构中的电阻开关材料。了解电阻开关的机制和动态特性对于忆阻器在不同应用中的建模和使用非常关键。在这里，我们展示了双极电阻开关的氮化硅薄膜使用重掺杂的硅和铜作为底部和顶部电极，分别。电流-电压特性的分析表明，在空间电荷受限的条件下，适当的电流柔度设置，可以实现多电平电阻运行。此外，灵活的调谐协议的多电平电阻开关应用适当的设置/复位脉冲序列。保留和随机电报噪声测量在不同的电阻水平。目前的结果揭示了有吸引力的性能的检查设备。
2021-03-17 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Synaptic-Like Plasticity in 2D Nanofluidic Memristor from Competitive Bicationic Transport
本研究通过分子动力学模拟，在亚纳米多孔二维膜中实现了基于竞争性双阳离子输运的突触样可塑性，其能耗远低于生物突触，揭示了低能耗神经形态器件的物理机制。
2024-11-07 cond-mat.mes-hall
Three-Dimensional Stateful Material Implication Logic
存储器和逻辑电路的单片三维集成可以显著提高计算系统的性能和能量效率。一些传统的和新兴的存储器适合于垂直集成，包括高度可扩展的金属氧化物电阻开关器件（忆阻器），然而逻辑电路的集成被证明更具挑战性。在这里，我们展示了内存和逻辑功能的单片三维电路，通过适应最近提出的基于忆阻器的有状态的材料蕴涵逻辑。虽然这样的逻辑已经实现了各种存储器设备，在最有前途的忆阻器为基础的电路中，过大的设备可变性限制了实验演示简单的门和几个周期的操作。通过开发一种低温，低可变性的制造工艺，并修改原始电路，以增加其鲁棒性的设备缺陷，我们实验表明，第一次，可靠的多周期多门材料的含义逻辑运算内的三维堆叠的单片集成忆阻器。三维的直接数据操作实现了极其紧凑和高吞吐量的逻辑-存内计算，并且值得注意的是，为费曼在纳米级实现8位加法器的巨大挑战提供了可行的解决方案。
2015-09-10 cond-mat.mes-hall cs.ET
Noise Spectroscopy and Electrical Transport in NbO2 Memristors with Dual Resistive Switching
本研究通过电输运和超低频噪声谱测量，揭示了NbO2忆失器中两个NDR区域分别对应非线性导电和双态切换，并利用基于二聚化的理论模型解释了相关机制，为器件应用提供物理基础。
2024-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Gate-tunable Memristive Phenonmena Mediated by Grain Boundaries in Single Layer MoS2
高速计算的持续发展取决于材料合成和器件结构的突破。通过引入忆阻器，可以显着增强逻辑和存储器的性能，忆阻器是一种两端器件，其内部电阻取决于外部偏置电压的历史。基于具有绝缘氧化物（例如TiO 2）的金属绝缘体金属（MIM）结构的现有技术忆阻器受到缺乏对细丝形成的控制和开关电压的外部控制的限制。在这里，我们报告一类忆阻器的基础上晶界（GB）在单层二硫化钼设备。具体而言，从接触出现的GB的电阻可以容易地和重复地调制，开关比高达1000和动态负微分电阻（NDR）。此外，MoS2的原子级薄性质使得能够通过场效应几何形状中的第三栅极端子来调谐设置电压，这提供了在其他已知忆阻器件中未观察到的新功能。
2015-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Neuron-inspired flexible memristive device on silicon (100)
全面了解世界上最节能的强大计算机--人脑，是一个难以捉摸的科学问题。尽管如此，已经获得的知识表明忆阻器可以用作大脑模型的构建块。与此同时，大脑皮质被折叠，允许数万亿个神经元整合到一个紧凑的体积中。因此，我们报道了柔性氧化铝基忆阻器件的制造，然后从广泛使用的块状单晶硅（100）衍生。我们使用基于互补金属氧化物半导体的工艺来布局这种存储器设备的超大规模集成（ULSI）的基础，以推进理解人脑的物理模型的任务。
2017-06-18 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Mesoporous Thin Films as Nanoreactors for Complex Oxide Nanoparticle-based Devices
Departamento de Física de la Materia condensada, Gerencia de Investigación y Aplicaciones, Centro Atómico Constituyentes, CNEA（凝聚态物理系，研究与应用管理部，康斯特图延特斯原子中心，阿根廷国家原子能委员会）；Instituto de Nanociencia y Nanotecnología, Centro Atómico Constituyentes, CNEA-CONICET（纳米科学与技术研究所，康斯特图延特斯原子中心，阿根廷国家原子能委员会-阿根廷国家科学研究委员会）；CIBION-CONICET（布宜诺斯艾利斯生物医学与分子生物学研究所，阿根廷国家科学研究委员会）；Instituto de Nanociencia y Nanotecnología, Centro Atómico Bariloche, CNEA-CONICET（纳米科学与技术研究所，巴里洛切原子中心，阿根廷国家原子能委员会-阿根廷国家科学研究委员会）
利用介孔薄膜的三维孔隙网络，首次实现复杂氧化物纳米粒子的可控合成，为能源转换和自旋电子学器件提供新途径。
2025-12-29 cond-mat.mes-hall
Stochastic resonance in a metal-oxide memristive device
本文实验与理论研究金属氧化物忆阻器中亚阈值正弦信号叠加高斯白噪声时的随机共振，借助随机忆阻器模型解释最佳噪声强度下稳定开关与增强响应，证明噪声在非平衡非线性系统中的建设性作用。
2024-11-27 cond-mat.mes-hall
Picosecond Femtojoule Resistive Switching in Nanoscale VO$_{2}$ Memristors
该研究制备纳米级VO₂忆阻器，通过皮秒级实验与模拟验证其可实现20ps脉冲下15ps孵育的低阻态切换，能耗低至飞焦级，两类相变均达百皮秒量级，为高速低功耗神经形态电路提供支撑。
2024-03-20 cond-mat.mes-hall
Constructing oxide interfaces and heterostructures by atomic layer-by-layer laser molecular beam epitaxy
氧化物界面和异质结构的纳米级工程的进步导致了涌现现象和新的人工材料的发现。结合反应分子束外延和脉冲激光沉积的优势，我们在这里展示了Sr 1 + xTi 1-xO 3 + δ，Ruddlesden-Popper相Lan+1 NinO 3 n +1（n = 4）和LaAl 1 + yO 3的例子（1+0.5y）/SrTiO_3界面，原子层层激光分子束外延（全激光分子束外延）在以原子层精度和化学计量控制构造氧化物材料方面显著地推进了现有技术。与ALL-Laser MBE，我们已经产生了导电LaAlO 3/SrTiO 3界面在高氧气压力，没有证据表明氧空位，现有技术无法访问的能力。由此得到的界面二维电子气的载流子密度与电子重构机制定量一致。
2016-10-21 cond-mat.mes-hall
Quantum Prediction of Ultra-Low Thermal Conductivity in Lithium Intercalation Materials
近几十年来，锂嵌入层状过渡金属氧化物LixTMO 2带来了可充电电池的范式变化，并有望用于忆阻器，这是一种用于未来神经计算和片上存储的设备。尽管热传输特性是限制电池的充电/放电速率、封装密度、能量效率和安全性以及忆阻器的可控性和能量消耗的关键因素，但其管理不善甚至尚未被理解。在这里，我们第一次采用包括高阶晶格非谐性的量子计算，发现LixTMO 2材料的热导率k显著低于迄今为止所认为的。更具体地，LiCoO 2的k的理论上限为6 W/m-K，比现有理论预测低2-6倍。对于LiCoO 2和LiNbO 2，脱锂进一步将k降低40-70%。晶界，应变和孔隙率的热导率降低的其他原因，而锂离子扩散和电输运被发现只有一个很小的影响声子的热输运。结果阐明了几个长期存在的问题，在锂嵌入材料的热传输，并提供指导设计高能量密度电池和可控忆阻器。
2020-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Covalent Grafting of Polyoxometalate Hybrids onto Flat Silicon/Silicon Oxide: Insights from POMs Layers on Oxides
将聚氧乙烯酸酯（POMs）固定到氧化物上与催化、能量转换/存储或分子电子学领域中的许多应用相关。优化和理解分子/氧化物界面对于合理提高最终分子材料的性能至关重要。我们在此描述了POM杂化物的合成和共价接枝到平面Si/SiO2基板上的远程羧酸功能。特别注意已支付的分子层的表征和通过使用各种表征技术，包括椭圆偏振法，AFM，XPS和FTIR的氧化物界面处的POM锚定模式的描述。最后，探讨了垂直结结构中的电子输运性质，绘制了能级图，并结合循环伏安法、紫外-可见吸收光谱和理论计算对POM分子的电子特性进行了讨论。这些基于POM的分子结的电子性质由POM LUMO（d轨道）驱动，无论系链或锚定基团的性质如何。
2020-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Silicon Oxide is a Non-Innocent Surface for Molecular Electronics and Nanoelectronics Studies
氧化硅（SiOx）已广泛用于许多电子系统中作为支撑和绝缘介质。在这里，我们展示了各种电气现象，如负微分电阻，电阻开关和电流滞后固有的一层薄薄的SiOx。这些行为可以在很大程度上模拟在分子和其他纳米材料中观察到的许多电学现象，这表明在研究以SiOx为组分的电子系统中的传导时应非常谨慎。实际的切换可以是SiOx的结果，而不是假定的分子或纳米材料组分。这些电气性能和潜在的机制进行了详细讨论。
2010-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Molecular beam epitaxy growth of SrO buffer layers on graphite and graphene for the integration of complex oxides
我们报道了利用分子束外延技术在高度有序的热解石墨（HOPG）和单层石墨烯上成功地生长了高质量的SrO薄膜。SrO层具有（001）取向，如通过X射线衍射（XRD）所证实的，而原子力显微镜测量显示连续的无针孔膜具有<1.5 μ m的均方根表面粗糙度。SrO沉积后的剥离的石墨烯的运输测量显示狄拉克点和Sr氧化之间的强烈依赖性。随后，利用SrO作为缓冲层，通过在SrO/HOPG叠层顶部生长的（001）取向SrTiO 3的演示，实现更复杂的氧化物集成。
2015-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polarons in Complex Oxides and Molecular Nanowires
人们越来越认识到，复杂氧化物和单个分子的输运性质受极化子物理的支配。在超导氧化物中，长程Froehlich和短程Jahn-Teller电子-声子相互作用将载流子束缚成实空间对--小的双极化子，质量低得惊人，但有足够的结合能，而长程库仑排斥使双极化子保持分离，防止它们聚集。双极化子理论数值解释高Tc值没有任何拟合参数，并描述了其他关键功能的铜酸盐。同样的方法为分子纳米线和量子点（MQD）的传输理论提供了一个新的切入点。吸引的极化子-极化子关联导致MQD的电流-电压特性中的“开关”现象。具有强电子-振子耦合的简并MQD具有两个稳定的电流态（易失性存储器），这在分子电子学中可能是有用的。
2003-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
On the key role of oxygen vacancies electromigration in the memristive response of ferroelectric devices
铁电忆阻器由于其在数据存储和处理设备中的潜在实现而被深入研究。在这项工作中，我们表明，金属/铁电氧化物/金属器件的忆阻行为依赖于两种效应的竞争：可切换的铁电极化和氧空位的电迁移的金属/铁电界面势垒的调制，去极化场在后者中起着根本性的作用。我们模拟我们的实验结果与现象学模型，包括这两种影响，我们重现了几个非平凡的电响应功能，包括外部极化后观察到的电阻弛豫。除了深入了解这些复杂设备的基本物理特性外，我们的工作还表明，有可能在单个铁电忆阻器中结合非易失性和易失性电阻变化，这一问题可能对神经形态设备的开发有用。
2020-06-18 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Effects of quantum recoil forces in resistive switching in memristors
本文提出忆阻器中由量子电荷载流子反冲力驱动的电阻切换新机制，通过一维原子链模型和铜细丝分子动力学模拟揭示其在纳米尺度细丝 regime 下的重要作用。
2023-02-03 cond-mat.mes-hall
Molecular dynamics simulations of sodium nanoparticle deposition on magnesium oxide
质量选择性原子团簇和纳米粒子与表面的相互作用在基础研究和技术应用方面引起了人们的极大兴趣。了解沉积过程的动力学对于控制沉积在基底上的纳米颗粒的结构和功能是重要的，但实验技术通常只能观察沉积过程的最终结果。在本文中，4 nm大小的钠纳米粒子的沉积实验相关的氧化镁基板上的研究通过经典的分子动力学模拟。一个经验力场的推导占高度极化Na原子与表面的相互作用，再现先前报道的量子力学/分子力学模拟的结果。分子动力学模拟允许探索沉积的纳米颗粒在数百皮秒量级的长时间尺度上的动力学，从而使得能够分析能量弛豫机制和纳米颗粒结构的演变直到其与衬底的热化。几个纳米粒子的特性，如内部结构，接触角，和纵横比进行了研究，在一个广泛的沉积能量范围内，从软着陆多破碎制度。
2020-11-08 cond-mat.mes-hall physics.atm-clus
Superior thermal conductivity of poly (ethylene oxide) for solid-state electrolytes: a molecular dynamics study
固态锂离子电池（SSLIB）由于其更好的性能和安全性而被认为是新一代的储能装置。聚氧化乙烯（PEO）基材料成为固体电解质的最佳候选材料之一，而其导热性对电池内部的散热至关重要。本文采用分子动力学模拟研究了PEO的导热性能。通过提高有序度，取向结晶PEO的室温热导率高达60 W/m-K，比非晶结构的热导率（0.37 W/m-K）提高了两个数量级。有趣的是，有序结构的热导率显示出显着的逐步负温度依赖性，这是由于温度引起的形态变化。我们的研究提供了有用的见解的基本机制，管理PEO的热导率，但不妨碍离子传输，这可用于热管理和进一步优化的高性能SSLIB。
2018-11-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Air filtration from sarin/air mixture by porous graphene-oxide membranes: a molecular dynamics study
沙林是一种非常致命的合成有机磷化合物，抑制神经系统肌肉控制。虽然不再被用作化学武器，但它仍然令当局担心可能被恐怖分子使用。由于沙林的高杀伤力，大多数关于沙林的研究都是理论/计算的，并且集中在其检测和降解方面。关于空气过滤沙林毒气的研究很少。在这里，氧化石墨烯为基础的膜过滤沙林/空气混合物的空气的潜力进行了研究，通过经典的分子动力学模拟。考虑了由一个和两个多孔还原氧化石墨烯（rGO）纳米片形成的膜。沙林和空气分子通过这些膜从一个高度集中的区域到一个空的，作为温度和沙林/空气相对浓度的函数进行评估。沙林分子被困在纳米片中的羟基和羧基化学基团，而空气分子（N $_2$，O $_2$和Ar）通过膜的相当大的通道进行了验证。结果表明，即使在高温下，rGO膜也能阻止沙林通过，从而表明它们有可能用作沙林气体的过滤器。
2021-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On the origin of filamentary resistive switching in oxides-based memristive devices
本研究针对氧化物基忆阻器丝状电阻开关机制不明确的问题，通过二维晶格氧空位动力学模拟，揭示了低阻态形成的氧空位浓度阈值及静态缺陷对细丝形成和开关比的调控作用，为忆阻纳米材料优化提供理论支撑。
2024-10-30 cond-mat.mes-hall
Forming and Compliance-free Operation of Low-energy, Fast-switching HfO$_x$S$_y$/HfS$_2$ Memristors
本文通过低温热氧化HfS$_2$制备HfO$_x$S$_y$/HfS$_2$异质结构忆阻器，实现免成型、免限流的低能耗快速多态电阻切换，并验证其高温保持稳定性和环境无关性。
2024-10-22 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
New Materials, New Functionalities: Molecular Beam Epitaxy of Ultra-High Conductivity Oxides
本文综述了利用分子束外延（MBE）技术制备超高电导率氧化物薄膜的方法，探讨了其在全氧化物微电子学、自旋电子学及量子技术中的关键应用与发展前景。
2025-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
High-accuracy inference using HfO$_x$S$_y$/HfS$_2$ Memristors
本研究利用HfO$_x$S$_y$/HfS$_2$忆阻器实现高精度图像分类，通过无成型、低能耗的阻变特性，在MNIST和CIFAR-10上达到接近最先进的推理精度，展示了其在神经形态计算中的潜力。
2025-06-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Quantum Transport and Molecular Sensing in Reduced Graphene Oxide Measured with Scanning Probe Microscopy
本文结合扫描探针显微镜和电学测量研究还原氧化石墨烯器件，发现通过AFM针尖施加静电势可显著调节量子输运，并展示了其对丙酮分子的可逆化学传感性能。
2025-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Molecular mechanism of water permeation in helium impermeable graphene and graphene oxide membrane
发现氧化石墨烯（GO）层对于水的渗透是良好的，但对于氦不是（Science 2012 335（6067）：442-444），表明GO层在取决于它们所处的环境（即，水或氦）的渗透路线的形成中是动态的。为了探索这一观察的微观起源，我们计算了GO片（氧化和还原部分）的平均力（PMF）的潜力，与面间距离作为反应坐标在氦气和水中。我们的PMF计算表明，在氦气中的GO片的氧化部分之间的平衡层间距离为4.8 μ m，没有留下氦气渗透的空间。相比之下，GO氧化部分在水中的PMF显示出两个最小值，一个在4.8 μ m处，另一个在6.8 μ m处，对应于无水和水填充区域，从而产生渗透路径。基于对不同片间距的石墨烯片和氧化石墨烯片之间捕获的水的熵计算，我们还展示了填充热力学。
2015-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Insights on the mechanism of water-alcohol separation in multilayer graphene oxide membranes: entropic versus enthalpic factors
实验证据表明，氧化石墨烯（GO）可以是不可渗透的液体，蒸汽和气体，而它允许水分子的快速渗透。对过滤机制的理解主要来自于对水脱盐的研究，而很少有人致力于蒸馏酒精。在这项工作中，我们已经调查了分子水平的机制，乙醇/水分离内GO膜。通过一系列分子动力学和巨正则蒙特卡罗模拟研究了乙醇/水和甲醇/水通过由具有不同层间距值和含氧官能团数目的多层石墨烯基片组成的GO膜的分离。我们的结果表明，尺寸排阻和膜亲和性不足以解释的选择性。除此之外，GO 2D通道内形成稳固氢键网络的有利水分子排列和快速水扩散对于有效分离机制至关重要。换句话说，分离现象不仅受与膜的亲和力（亲合力机制）支配，而且主要受几何和尺寸因素（熵机制）支配。我们验证了具有最佳层间距的二维几何通道是设计更有效的醇-水分离膜的关键因素。我们的研究结果与现有的实验数据是一致的，并有助于澄清在GO膜中的受限醇/水的分离行为的重要方面。
2017-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
