国科大最新Science:精确的石墨烯 “折纸术”

【引言】

石墨烯自发现以来，不管是在物理还是材料领域，一直是热门的研究方向。通常，为了实现石墨烯纳米结构，研究人员会采用化学、电化学、机械剥离和辐照等方法。然而，这些方法往往不能得到结构规整、尺寸均一的石墨烯。这样一来，不合规的石墨烯纳米结构在制造石墨烯基器件时就会遇到极大的困难。因此，对石墨烯纳米结构的精确控制和设计是石墨烯基器件可以实际制造应用的关键之一。

【成果简介】

中国科学院大学的高鸿钧院士和杜世萱研究员（共同通讯作者）等人受到折纸工艺的启发，开发了新型的石墨烯设计加工工艺。该研究利用低温扫描隧道显微镜对石墨烯进行操控，研究人员沿任意指定方向对石墨烯纳米岛（GNIs）进行折叠-展开处理。经过反复的折叠-展开，研究人员获得了具有可调节扭曲角和层间管状边缘连接的双层石墨烯，经测量发现，扭曲角最大可至60度，加工精度可达至0.1度。研究人员进一步发现，折叠单晶GNIs能够创造具有特定手性的管状边缘，具有与碳纳米管相似的一维电子特征。研究认为，原子级精确的石墨烯“折纸”术为纳米碳结构的构筑提供了新方法，并赋予石墨烯独特的量子性质，为最终用于器件制造和设计提供了新的机遇。2019年09月06日，相关成果以题为“Atomically precise, custom-design origami graphene nanostructures”的文章在线发表在Science上。

【图文导读】

图1 利用STM进行石墨烯折叠

图2 精确控制石墨烯折叠过程

图3 一维管状结构的手性及电子特性

图4 构建一维碳材料异质结

文献链接：Atomically precise, custom-design origami graphene nanostructures（Science, 2019, DOI: 10.1126/science.aax7864）

本文由材料人学术组NanoCJ供稿。