新材料新应用:在石墨烯中捕获单个金属原子

所提出的方法包括在镍表面形成石墨烯层时控制金属原子(如钴)的沉积。其中一些原子被纳入石墨烯的碳网络中,从而创造出一种即使在临界条件下也具有坚固性、反应性和稳定性等优异特性的材料。

科学进展(Science Advances)上发表的一篇文章介绍了一种简单而创新的方法,这种方法可以制造出将单金属原子的非凡特性与石墨烯的坚固性、灵活性和多功能性相结合的新材料。

石墨烯是一种由二维碳原子排列而成的材料,于 2004 年被发现,对科学界产生了重大影响,其发现者也因此于 2010 年获得了诺贝尔物理学奖。

所提出的方法包括在镍表面形成石墨烯层时控制金属原子(如钴)的沉积。其中一些原子被纳入石墨烯的碳网络中,从而创造出一种即使在临界条件下也具有坚固性、反应性和稳定性等优异特性的材料。

新材料新应用:在石墨烯中捕获单个金属原子

新材料层从镍基底脱层气泡中分离出来,然后用于各种应用(资料来源:Valeria Chesnyak、Irene Modolo)

这种新材料可以脱离基底,同时保持原有结构,因此有可能应用于催化、自旋电子学和电子设备等领域。

这项工作是国家科学研究中心–材料研究所、的里雅斯特大学、米兰比可卡大学和维也纳大学研究人员的国际合作成果:领导该团队的研究员克里斯蒂娜-阿夫里奇(CNR-IOM)说:”这仍然是一项初步成果,但已经非常有希望,它源于我们实验室的一个最初似乎并不可行的想法”;而克里斯蒂安娜-迪-瓦伦丁(米兰比可卡大学)补充说:”我们将这种方法用于捕获镍和钴原子,但我们的计算表明,这种方法可以扩展到其他金属,用于不同的应用”。

这种材料即使在临界条件下也表现出了超强的稳定性:”亚尼-科塔科斯基(Jani Kotakoski)(维也纳大学)说:”我们已经证明,这种材料即使在临界条件下也能存活,包括燃料电池和电池中使用的电化学环境。

研究的成功还在于不同能力和技能的结合:”Giovanni Comelli(的里雅斯特大学)总结说:”各种互补技能的贡献对于证明这种既简单又强大的方法的有效性至关重要。

文献信息

Scalable bottom-up synthesis of Co-Ni–doped graphene

DOI: 10.1126/sciadv.ado8956

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