日本信州大學(xué)和法國巴黎文理學(xué)院的科學(xué)家們在石墨烯里也發(fā)現(xiàn)了一種“窗戶”。這種窗戶被稱為“納米窗”，是由獨特的石墨烯納米孔結(jié)構(gòu)構(gòu)成，通過“開關(guān)”孔兩側(cè)的原子，我們可以選擇性地控制讓某類空氣分子通過。

信州大學(xué)和巴黎文理學(xué)院的科學(xué)家們先是通過理論證明了這種納米窗結(jié)構(gòu)分離空氣的可行性。納米窗能夠進(jìn)行分離的原因是，孔兩側(cè)的原子振動能有效地改變納米窗的尺寸。當(dāng)孔兩側(cè)的原子分別向兩個相反方向移動時候，納米窗呈現(xiàn)出“開”的狀態(tài)，尺寸將變得比不移動時大。相應(yīng)的，當(dāng)孔兩側(cè)的原子分別向相同的方向移動時候，納米窗呈現(xiàn)出“閉”的狀態(tài)，尺寸將變得比不移動時小。

通過這種方式，他們發(fā)現(xiàn)能調(diào)控孔兩側(cè)原子的運動模式使特定尺寸的原子或分子通過，這為創(chuàng)建先進(jìn)的分子分離膜技術(shù)帶來了新的可能性。并且相對于傳統(tǒng)的蒸餾技術(shù)，它更高效節(jié)能。

這是一個納米窗開閉功能組合模型，可以通過調(diào)控開閉狀態(tài)使O2通過

空氣的主要成分為氮氣、氧氣和氬氣，它們的分子大小分別為0.299、0.305和0.363納米。它們在工業(yè)中有很高的需求量，但目前的方法還止步在傳統(tǒng)的蒸餾上，所以新的空氣分離技術(shù)一直備受期待。

因此科學(xué)家們開始從理論走向?qū)嵺`，他們將納米窗氧化處理，使它們的邊緣被氫和氧原子鈍化，這對選擇性滲透過程非常重要。之后通過調(diào)控納米窗的分子運動，讓納米窗呈現(xiàn)出6種不同尺寸，再分別通空氣觀察透過情況。

結(jié)果令人驚訝，即使納米窗的孔隙尺寸小于目標(biāo)分子（氧氣）尺寸，目標(biāo)分子也可通過孔隙。后來在解釋過程中，他們發(fā)現(xiàn)這種差異是納米孔兩側(cè)原子和石墨烯之間結(jié)合作用導(dǎo)致的。

他們用氧和氫在納米窗兩側(cè)邊緣處的振動情況和相互作用能來解釋這個機制。在納米尺度下，納米窗邊緣的氫氧原子間局部電場足夠大，大到可以確定氧和氮分子的取向，從而使氧分子很輕易地通過間隙小于其直徑的納米窗。

這種氫氧原子間的作用也使它對氣體的選擇性很高，氣體是否能通過受氣體分子的結(jié)構(gòu)性質(zhì)、幾何形狀以及邊緣化學(xué)性質(zhì)的影響。

由熱振動引起的納米窗邊緣的氫氧原子的一致取向運動可使窗口的有效尺寸變化約0.01納米，這種協(xié)同振動可以使納米窗打開以通過優(yōu)選分子。