单层石墨烯和六方氮化硼（hBN）对热质子具有高度可渗透性。对于较厚的二维（2D）材料，质子传导率呈指数减小，因此，例如，仅三个原子厚度的单层MoS2对质子完全不可渗透。这似乎表明只有一个原子厚的晶体可以用作质子传导膜。英国曼彻斯特大学A. K. Geim，M. Lozada-Hidalgo和G.-P. Hao等人研究表明，如果天然阳离子与质子进行离子交换，那么在原子尺度上相当厚的少层云母就会变成优质的质子导体。其面电导率超过石墨烯和hBN的电导率一到两个数量级。重要的是，离子交换的2D云母在质子传导材料的间隙内表现出这种高导电性，从~100 °C延伸到500 °C。质子交换单层云母的面电导率在500 °C时可达到100 S cm-2以上，远高于目前工业要求。研究人员将快速质子渗透归因于约5埃宽的管状通道，其穿透云母的晶体结构，在离子交换后，其内部仅含有羟基。该工作表明，可能存在具有类似纳米级通道的其他2D晶体，这有助于缩小质子传导应用中的材料间隙。
Atomically thin micas as proton-conducting membranes，Nature Nanotechnology (2019)
https://www.nature.com/articles/s41565-019-0536-5
