惰性（xìng）氣體是周期表中反應性最（zuì）少的（de）元素，它們是在非常低的溫度下從空氣中冷（lěng）凝出來。因此，它們在高於沸點的溫度下極難捕獲。日前，布（bù）魯克海文國家實驗室(BNL)研究人員發現了如（rú）何使用二維籠子捕獲稀有（yǒu）氣體的方（fāng）法。這些籠子隻有納米級（jí）或十億分（fèn）之一米厚。它們可以在（zài）高於冰點的溫（wēn）度下捕獲氬、氪和氙的原子。惰性氣體很難用其他方法捕獲，因為它們在遠低於冰點的溫度下才能凝結。該（gāi）研究利用密度（dù）泛函理論（DFT）和X射（shè）線（xiàn）光電子能譜（XPS）的計算量子建模方法對納米籠進行研究。
Illustration of Individual atoms of Ar, Kr, and Xe getting trapped in a 2D-array of hexagonal prism silicate nanocages
稀（xī）有氣體在極低（dī）的（de）溫度下冷凝，從氡氣在華氏零（líng）下80度以下到氙氣的華（huá）氏零下452度（dù）以下。科學家、工業界（jiè）、能源公司和其他公司都需要在高於沸點的（de）溫度下捕（bǔ）獲惰性氣體。然而（ér），捕獲這些元素的原子是極其困難的，因為大多數納（nà）米材料產（chǎn）生的（de）捕獲力很弱，這（zhè）些材料隻有十（shí）億分之一米厚。國家同步輻射光源II（NSLS-II）和功能納米材（cái）料中心（xīn）研究人（rén）員現在（zài）已經確定了超薄二氧化矽和鋁矽酸鹽晶（jīng）體籠在80華氏度捕獲氬、氪或氙時二維納米化合物是如（rú）何形成的（de）。研究人員（yuán）使用XPS和DFT來說（shuō）明這些被稱為籠形化（huà）合物的陷阱是如何形成的，這些陷阱是（shì）由稀有氣體原子的化學變（biàn）化（huà）所支持的新（xīn）型活化的物（wù）理吸附機製（zhì）形成的。計算是在科學數據和計算中心以及美國能源部（bù）科學用（yòng）戶設施辦（bàn）公室國家能源研究科學計算中心進行（háng）的。惰性氣體離子在進（jìn）入籠（lóng）子（zǐ）時被中和，使它們被捕集（jí）的溫度大大高於沸點（diǎn）：氬為167華氏度，氪為437華氏度，氙為752華氏度（dù）。研究人（rén）員計算出氡可能在更高的溫度下被捕（bǔ）獲。由此產生的（de）籠形化合物是迄今為止所報道的最薄的包合物。這一發現為研究稀有氣體（tǐ）的單個原（yuán）子（zǐ）鋪平了道路。這（zhè）項研究還可能為環境和健康應用帶來新的（de）氣體捕獲和分離方法（fǎ）。
布魯克（kè）海文國家實驗室(BNL)隸屬美國（guó）能源部（DOE），該實驗室成立於1947年，曆史上該實驗室所取得的發現（xiàn）/發明曾5次獲得過諾貝（bèi）爾獎（jiǎng）。耗（hào）資9.12億美元的該實驗室國家同步輻射（shè）光源II（NSLS-II）2015年正式運行，是美國（guó）並在一定能量範圍內也（yě）是全球最（zuì）亮的同步輻射光源。該實驗室功能納米材料中心(Center for Functional Nanomaterials, CFN)主要研究納米級材料和（hé）工藝的獨特（tè）性能。CFN是一個以用戶為導向的（de）研究中心，它的雙重使命（mìng）是為納米科學研究領（lǐng）域提供一個開放的設施，並推（tuī）動應對國家能源挑戰的納米材料（liào）科學的發展（zhǎn）。
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