《石墨烯纳米带的磁极状态和相干处理。》

  • 来源专题:纳米科技
  • 编译者: 郭文姣
  • 发布时间:2018-06-04
  • 石墨烯是由碳原子组成的单层网络,具有优异的电气和机械性能。石墨烯带具有纳米尺度的宽度s2、3(纳米带)应该具有半金属性和量子限制。石墨烯纳米带的磁化边缘被广泛地从理论的角度进行研究,因为它们的相干操作将成为自旋电子和量子计算的里程碑。然而,实验研究一直受到阻碍,因为纳米带边缘不能以原子精度生产,而且所提出的石墨烯末端在化学上是不稳定的。在这里,我们解决了这两个问题,通过分子石墨烯纳米带功能化与稳定的自旋带自由基基团。我们观察了所预测的离域磁边缘状态,并对自旋动力学和自旋环境相互作用的理论模型进行了测试。通过与非石墨化参考材料的比较,我们可以清楚地识别基功能化石墨烯纳米带的特征行为。我们量化了自旋轨道耦合的参数,定义了相互作用模式,确定了自旋退相干通道。即使没有任何优化,在室温下,自旋相干时间也在微秒范围内,我们在边缘和自由基自旋之间进行量子反演。我们的方法提供了一种实验测试石墨烯纳米带磁性理论的方法。我们观察到的相干时间为量子自旋电子器件中磁性纳米带的使用开辟了令人鼓舞的前景。

    ——文章发布于2018年5月30日

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    • 编译者:郭文姣
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    • 一个二维(二维)材料放置在一个原子平面的基片上,可以导致表面纳米气泡的形成,捕获不同类型的物质。本文利用分子动力学(MD)研究了7 - 34纳米带氩原子半径的石墨烯纳米气泡。除了最小的外,所有的石墨烯纳米气泡都具有一个通用的形状,即。,与实验研究一致,用薄膜的弹性理论解释气泡高度与半径的关系。MD模拟表明,氩确实存在于一个固体密集的阶段,尽管纳米气泡内部的压力并不足以达到在一个大系统中发生的普通结晶。最小的石墨烯气泡,半径为7 nm,呈现出一种不同寻常的“煎饼”形状。在此之前,在水与疏水表面之间的界面上,在完全不同的系统中实验观察了类似的薄煎饼形状的纳米气泡。 ——文章发布于2017年12月20日
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    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
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    • 硅基晶体管的集成正在接近工艺物理的极限,而具有超高载流子迁移率的石墨烯有望成为下一代主流芯片材料。石墨烯纳米带中存在由量子效应引入的带隙,使之具有独特的电学性能,可以克服石墨烯本身半金属特质带来的不便,更适用于集成电路的制造。 在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的支持下,中国科学院化学研究所有机固体实验室研究员于贵课题组在石墨烯二维材料的制备策略、性能及其应用方面开展了系列研究。前期工作中,科研人员对具有扭转角的双层石墨烯的制备策略及其独特性能进行了系统总结 (Adv. Mater. 2021, 33, 2004974.);进一步综述了扭角多层石墨烯及其异质结的制备方法,并回顾了多种类型的异质结自上而下的制备策略(Adv. Sci. 2021, DOI:10.1002/advs.202103170. ACS Nano 2021, 15, 11040.);此外,科研人员总结了不同类型的衬底用以制备高质量石墨烯及其在电子学方面的应用(Chem. Mater. 2021, 33, 8960.)。由于本征石墨烯的零带隙限制了其在光电器件中的应用,因此科研人员分析总结了石墨烯纳米带自下而上的生长策略,通过调控石墨烯纳米带的宽度、边缘结构等可以实现带隙调节(Adv. Mater. 2020, 32, 1905957.)。 快速、大面积、低成本制备高质量石墨烯纳米带的方法仍有待发展。最近,课题组和清华大学教授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(如图)。研究表明,将氢气的流速控制在相对微量的状态,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,并且长度大于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。 相关研究成果发表在National Science Review上。