借鑒“折紙術”中國科學家實現最小尺寸石墨烯折疊
2019-09-09 08:33:08   作者:   點擊:750   來源:中國石化新聞網

我國科學家借鑒民間的“折紙術”實現了對石墨烯納米結構的操控。近日,中科院物理所高鴻鈞研究團隊的陳輝博士等人在世界上首次實現了原子級精準控制的石墨烯折疊。這是目前世界上最小尺寸的石墨烯折疊。相關成果日前發表在《科學》雜志上。

在民間有一種“折紙術”。人們通過精妙的手法,把簡單的二維紙張變成豐富多彩的三維結構。受這種藝術的啟發,折疊操縱經常被巧妙地用在很多科學技術前沿領域,用來構筑形狀與功能各異的結構、器件甚至機器,例如生物學領域可以將DNA單鏈折疊成復雜的二維形狀的方法等。在宏觀尺度下,受折紙術的啟發,科學家已經能夠構建出石墨烯功能器件甚至機器模型。理論預測發現,在原子尺度,通過對石墨烯的彎曲折疊,可以構筑出具有新奇電子學特性的納米結構。

陳輝博士等人實現了對石墨烯納米結構的原子級精準的可控折疊,構筑出一種新型的準三維石墨烯納米結構。該結構由二維旋轉堆垛雙層石墨烯納米結構與一維的類碳納米管結構組成。這項工作在國際上首次實現了世界上最小尺寸的、原子級精準控制的、可以按需定制的石墨烯折疊。

陳輝說,基于這種原子級精準的“折紙術”,還可以折疊其他新型二維原子晶體材料和復雜的疊層結構,進而制備出功能納米結構及其量子器件,研究其新奇物理現象。這項研究對構筑量子材料和量子器件(機器)具有重要的科學與技術上的意義。

探索新型低維碳納米材料及其新奇物性一直是當今科技領域的前沿科學問題之一,相關研究曾于1996年和2010年兩次獲得諾貝爾獎。


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