原子薄的二维材料为亚原子物种的选择性传输提供了机会。单层石墨烯和六方氮化硼的原始晶格虽然不能渗透氦原子，但允许电子传输并允许热质子及其同位素传输。

有鉴于此，美国范德堡大学Piran R. Kidambi教授等人，讨论了选择性亚原子物种通过原子薄膜传输的进展及其在能量存储和转换、同位素分离、原位电子显微镜和光谱学以及未来电子应用方面的变革性进展的潜力。概述了这些应用的技术挑战和机遇，并讨论了开始商用的成像和光谱学的早期应用，核工业中的新兴应用以及未来在电网存储、清洁/绿色运输、环境修复等领域的前景。

本文要点

1）综述了使用石墨烯或六方氮化硼（h-BN）等原子厚度的二维材料分离亚原子物种（包括电子、氢同位素和气体）的进展。探讨了大尺寸薄膜的制备及其在能源、显微镜和电子学相关应用中的潜在用途。

2）膜是薄的物理屏障，允许某些物种的运输，同时限制其他物种。原子级薄的2D材料是结晶固体，其组成原子键合在平面2D片中，为实现允许亚原子物质选择性传输的超薄膜提供了机会。单层石墨烯和六方氮化硼（h-BN）的原始晶格，对氦等小原子是不可渗透的（在室温下），但允许依赖能量电子的传输和质子和氘核的电场驱动传输。

3）亚原子物种通过石墨烯和h-BN选择性迁移为几个领域的突破性进展提供了潜力。然而，对运输机制的详细见解仍在研究中。高质量2D材料的可扩展合成和具有低成本的工艺将它们集成到设备中是实现大面积应用的必要条件。了解可拓展合成过程中不可避免的缺陷的影响，以及由此产生的与原始材料相比运输特性的差异至关重要。

参考文献：

PIRAN R. KIDAMBI et al. Subatomic species transport through atomically thin membranes: Present and future applications. Science, 2021.

DOI: 10.1126/science.abd7687

https://doi.org/10.1126/science.abd7687