[導讀] 探索新型低維碳納米材料及其新奇物性是世界前沿的科學問題之一。二維的石墨烯晶格結(jié)構(gòu)被認為是其他眾多碳納米結(jié)構(gòu)的母體材料，受局域空位、增原子、邊界等缺陷結(jié)構(gòu)的影響，在單原子層次上精準構(gòu)筑和調(diào)控基于石墨烯的低維碳納米結(jié)構(gòu)仍存在巨大挑戰(zhàn)。
中國粉體網(wǎng)訊
探索新型低維碳納米材料及其新奇物性是世界前沿的科學問題之一。二維的石墨烯晶格結(jié)構(gòu)被認為是其他眾多碳納米結(jié)構(gòu)的母體材料，受局域空位、增原子、邊界等缺陷結(jié)構(gòu)的影響，在單原子層次上精準構(gòu)筑和調(diào)控基于石墨烯的低維碳納米結(jié)構(gòu)仍存在巨大挑戰(zhàn)。
最近，北京凝聚態(tài)物理國家研究中心高鴻鈞研究團隊首次實現(xiàn)了原子級石墨烯精準可控折疊，構(gòu)筑出一種新型的準三維石墨烯納米結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)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。研究團隊通過掃描探針操控技術(shù)實現(xiàn)了五項突破：一是石墨烯納米結(jié)構(gòu)的原子級精準折疊與解折疊；二是同一個石墨烯結(jié)構(gòu)沿任意方向的反復折疊；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。應用掃描隧道譜與第一性原理，確定了折疊石墨烯納米結(jié)構(gòu)的精確原子構(gòu)型與局域電子態(tài)結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)由石墨烯可控折疊得到的準一維納米管異質(zhì)結(jié)具有不同的電子性質(zhì)。
該工作是國際上首次實現(xiàn)原子級精準控制、按需定制的石墨烯折疊，是目前世界上最小尺寸的石墨烯“折紙術(shù)”。該技術(shù)可用于折疊其它新型二維原子晶體材料和復雜的疊層結(jié)構(gòu)，進而制備出功能納米結(jié)構(gòu)及其量子器件，對未來包括量子計算在內(nèi)的應用將會有重要的意義。該研究成果近期發(fā)表在Science上。