纳米带

芝加哥大学的董广彬教授课题组和加州大学伯克利分校的Michael F. Crommie教授课题组发展了一种基于迭代的Suzuki–Miyaura偶联的合成策略（PAIS），成功地制备了一系列单分散的石墨烯纳米带，并使用基质辅助的直接转移技术（matrix assisted direct transfer，MAD transfer）和化学键分辨的扫描隧道显微技术（bond-resolved scanning tunneling microscopy，BRSTM）对这些产物进行了表征（图1）。

近日，德国马克斯•普朗克高分子研究所Klaus Müllen教授/香港中文大学（深圳）丘子杰教授受邀在化学顶级期刊《美国化学会志》（J. Am. Chem. Soc.）上发表前瞻性文章（Perspective），系统总结了NG和GNR的合成发展之路以及在材料科学领域的多样化应用，同时对该领域未来的合成挑战以及材料应用前景进行了展望。

半导体石墨烯纳米带是一种具有前景的重要纳米电子学材料，但是合成石墨烯半导体纳米带非常困难。有鉴于此，威斯康星大学麦迪逊分校Michael S. Arnold等报道通过分子尺度碳作为晶种引发CVD生成石墨烯，通过沿着晶种的特定进行单方向生长，合成宽度小于5 nm的石墨烯纳米带。

吡啶氮原子作用在GNR外侧，其作用相当于碳原子加氢原子，故对该GNR的能带结构影响较小；而石墨氮原子作用在GNR内部，由于它比被替换的碳原子多一个电子，对GNR的能带结构产生本质的影响（金属性）。这项工作通过实验与理论结合，揭示了不同氮掺杂位点对GNRs能带结构调控作用的本质,为石墨烯应用于半导体器件提供了更多途径和依据。

近日，上海交通大学史志文特别研究员，Shiyong Wang，韩国基础科学研究所Feng Ding，特拉维夫大学Oded Hod利用纳米粒子催化化学气相沉积(CVD)，成功在绝缘六方氮化硼(h-BN)衬底上外延生长GNRs。

在这项研究中，研究人员通过MD仿真研究了水平阻力下Au衬底上滑动和剥离GNR的复杂耦合行为，并获得了剥离和滑动行为的相图。

该论文首次报道了一种合成结构、宽度及长度均可控的石墨烯纳米带聚合方法，该法有望为研究石墨烯纳米带长度对其理化性质的影响奠定材料基础。作为通讯作者的伊丹健一郎也表示，“这项研究解决了一个多年以来的难题。为实现量产化（我们）已与企业展开合作，希望早日将该技术应用落地。”

掺杂氮和硫的石墨烯结构可有效提高电化学性能，但石墨烯的无序排列导致电荷在快速充电速度下储存在石墨烯表面。本研究通过对碳纳米管进行电化学解压缩，使石墨烯纳米带具有井然有序的阶梯边缘，降低了钾离子在充放电反应之间的高能垒，从而实现了高性能的钾离子电池。

该课题组和清华大学徐志平团队合作通过调控化学气相沉积过程中的生长参数，直接在液态金属表面原位生长出大面积、高质量的石墨烯纳米带阵列。研究表明，将氢气的流速控制在一个相对微量的状态，同时以液态金属作为催化基底，可以引入一种新型的梳状刻蚀行为，从而调控石墨烯的生长。实验发现，利用梳状刻蚀控制石墨烯的生长，可以将传统的薄膜生长转化为准一维的线性生长，从而直接制备高质量、大面积的石墨烯纳米带阵列。通过优化生长条件，可以将石墨烯纳米带的宽度缩小至8 纳米，且长度大于3 微米。该工作为大面积、快速制备石墨烯纳米带的研究奠定了基础。

由Felix Fischer 和Steven Louie（两人都是伯克利实验室材料科学部的科学家）共同领导的团队发现，通过用氮原子取代沿带状边缘的一些碳原子，他们可以在不破坏磁性的情况下谨慎地调整局部电子结构。这种微妙的结构变化进一步促成了扫描探针显微镜技术的发展，以便在原子尺度上测量该材料的局部磁性。

开壳石墨烯纳米带已成为未来应用的有希望的候选者，包括量子技术。近日，西班牙多诺斯蒂亚国际物理中心Dimas G. de Oteyza，Thomas Frederiksen，Tao Wang，圣地亚哥德孔波斯特拉大学Diego Peña等表征了由手性石墨烯纳米带（chGNRs）承载的磁态。