石墨烯，是一種單層sp²混成的碳同素異形體，其緻密性相當高，除了氫原子外，其他原子都無法自由穿透石墨烯。為了想讓特定氣體穿過石墨烯，科學家刻意對其引入缺陷（孔洞），且一直在努力控制這些缺陷的大小以提高選擇性。除了研究氣體如何穿透石墨烯外，科學家們也非常關注離子（如鹵離子）能否穿透石墨烯。這類離子穿透研究，對海水淡化、污染物檢測和水淨化等領域非常重要。然而，科學家目前仍缺乏對鹵離子穿透過程的實驗觀察，只有氯離子穿透的理論研究可參考。關於氯離子穿透石墨烯孔洞的理論研究指出，能夠穿透的最小孔徑需要約5-7埃，低於該尺寸的話，氯離子會被阻擋。先前的理論研究，主要是在水溶液環境中進行模擬計算，在這種環境下，氯離子會被水分子包圍形成水合層，而水合層增加了氯離子的大小。那麼如果是在有機溶劑的環境下呢？氯離子或其他鹵素離子能穿透過孔徑更小的石墨烯嗎？

近日，德國烏茲堡大學的研究團隊，合成了一種具有由六個苯環圍起來的孔洞（苯環孔洞，直徑僅1.4埃）的石墨烯，並成功證實了在甲苯和乙腈的1:1混合溶劑下，氟離子、氯離子和溴離子能夠穿透這個苯環孔洞。研究人員在石墨烯分子的設計中，特意加入了能夠在特定混合溶劑下產生強烈分子間相互作用的化學基團（即雙叔丁基間三苯基基團），當兩個石墨烯分子靠近時，它們會緊密地鎖在一起，形成穩定的雙層結構。在雙層結構中，兩層石墨烯的苯環孔洞相互重疊，形成了一個有兩端開口、直徑為1.4埃的通道。研究人員透過¹H核磁共振滴定實驗、質譜分析和單晶X射線晶體學分析發現，氟、氯、溴、碘離子中除了體積較大的碘離子以外，其他鹵素離子皆能穿過通道。