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编译服务: 纳米科技领域信息门户服务 编译者: 郭文姣 编译时间: Feb 6, 2019 点击量: 190

他们的研究是在德国研究基金会(DFG)资助的弗里德里希-亚历山大-埃朗根-纽伦堡大学(FAU)合成碳同种异体研究中心(collaborative research centre 953——Synthetic Carbon Allotropes at Friedrich-Alexander-Universitat Erlangen-Nurnberg,简称FAU)的框架下进行的,现已发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上。

海湾、峡湾、海湾、扶手椅和锯齿形——当化学家们使用这样的术语时,很明显他们指的是纳米烯。更具体地说,是指纳米石墨烯边缘的形状,即石墨烯的小碎片。石墨烯由单层碳结构组成,其中每个碳原子被其他三个碳原子所包围。这就创造了一个让人联想到蜂巢的图案,每个角落都有原子。纳米石墨烯是一种很有前途的应用于微电子领域的材料,它取代了今天使用的硅,使微电子技术降至纳米级。

材料的电子性能很大程度上取决于它的形状、大小,最重要的是,它的外围,换句话说,它的边缘是如何构造的。锯齿形的外围特别合适,因为在这种情况下,作为电荷载体的电子比其他边缘结构中的电子更具流动性。这意味着在纳米电子元件中使用锯齿形石墨烯片可以提高开关的频率。

目前材料科学家所面临的问题是,这种形式使得化合物相当不稳定,无法以可控的方式产生。然而,如果要详细研究电子性能,这是一个先决条件。

由PD博士、有机化学II主席Konstantin Amsharov领导的研究小组现在已经成功地做到了这一点。他们不仅发现了一种直接合成之字形纳米烯的方法,而且该方法的产率接近100%,适用于大规模生产。他们已经在实验室里生产出了与技术有关的数量。

首先,FAU的研究人员制造出初步的分子,然后在几个周期内将它们组装成蜂窝状,这个过程被称为环化。最终,石墨烯碎片由交错排列的蜂巢或围绕着四个石墨烯蜂巢中心点的四足恒星形成,边缘呈人们梦寐以求的之字形排列。为什么这种方法可以产生稳定的锯齿形纳米石墨烯?其原因在于,该产品甚至在合成过程中直接结晶。在固态时,这些分子不与氧接触。然而,在溶液中,氧化会导致结构迅速分解。

这种方法使科学家能够在保持对石墨烯形状和外围的控制的同时,制造出大块的石墨烯。石墨烯研究的这一突破意味着,科学家们应该很快就能生产和研究出各种有趣的纳米烯结构,这是最终能够将这种材料用于纳米电子元件的关键一步。

——文章发布于2019年1月29日

 

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