中國(guó)科學(xué)院6日發(fā)布消息說(shuō)，該院物理研究所高鴻鈞院士領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，最近在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了原子級(jí)精準(zhǔn)控制的石墨烯納米結(jié)構(gòu)折疊，這是目前世界上最小尺寸的、可按需定制的石墨烯“折紙”。
中國(guó)科學(xué)家在石墨烯領(lǐng)域完成的這一重要研究成果，北京時(shí)間當(dāng)天凌晨獲權(quán)威國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志發(fā)表。
據(jù)了解，探索新型低維碳納米材料及其新奇物性一直是當(dāng)今科技領(lǐng)域的前沿科學(xué)問(wèn)題之一，而二維的石墨烯晶格結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是其他眾多的碳納米結(jié)構(gòu)的母體材料。理論預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)，在原子尺度，通過(guò)對(duì)石墨烯的彎曲折疊，可以構(gòu)筑出具有新奇電子學(xué)特性的納米結(jié)構(gòu)，但在單原子尺度精確地折疊石墨烯，特別是根據(jù)特殊需要沿特定方向?qū)κ┻M(jìn)行折疊，具有極大挑戰(zhàn)性。
受折紙藝術(shù)的啟發(fā)，折疊操縱經(jīng)常被巧妙地用于很多科學(xué)技術(shù)前沿領(lǐng)域。最近，高鴻鈞院士研究團(tuán)隊(duì)的陳輝博士等人通過(guò)科研攻關(guān)，在世界上首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)石墨烯納米結(jié)構(gòu)的原子級(jí)精準(zhǔn)的可控折疊，構(gòu)筑出一種新型的準(zhǔn)三維石墨烯納米結(jié)構(gòu)，它由二維旋轉(zhuǎn)堆垛雙層石墨烯納米結(jié)構(gòu)與一維的類碳納米管結(jié)構(gòu)組成。
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)掃描探針操控技術(shù)，具體實(shí)現(xiàn)了五方面突破：一是石墨烯納米結(jié)構(gòu)的原子級(jí)精準(zhǔn)折疊與解折疊；二是同一個(gè)石墨烯結(jié)構(gòu)沿任意方向的反復(fù)折疊；三是堆疊角度精確可調(diào)的旋轉(zhuǎn)堆垛的雙層石墨烯納米結(jié)構(gòu)；四是準(zhǔn)一維碳納米管納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑；五是雙晶石墨烯納米結(jié)構(gòu)的可控折疊及其異質(zhì)結(jié)的構(gòu)筑。研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，通過(guò)石墨烯“納米折紙術(shù)”得到的準(zhǔn)一維納米管異質(zhì)結(jié)具有不同的能帶排列方式。
中國(guó)科學(xué)家在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)原子級(jí)精準(zhǔn)的、按需定制的、目前世界上最小的石墨烯“折紙”這項(xiàng)成果，還可以用于構(gòu)筑其他新型二維原子晶體材料的折疊納米結(jié)構(gòu)及其異質(zhì)結(jié)量子器件、構(gòu)筑多種二維原子晶體材料的復(fù)雜折疊結(jié)構(gòu)及其異質(zhì)結(jié)量子器件、原位干凈地研究所折疊結(jié)構(gòu)的物理特性等，進(jìn)而制備出功能納米結(jié)構(gòu)及其量子器件，研究其新奇物理現(xiàn)象，同時(shí)也對(duì)構(gòu)筑新型量子材料與量子器件(機(jī)器)及其應(yīng)用具有重要的科學(xué)意義。 (記者 孫自法)
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