《一种可以调节石墨烯电子性质的新型自组装机理》

  • 来源专题:纳米科技
  • 发布时间:2016-07-28
  • 据Nano Werk报道,科学家们发现了一种新的自组装机理:当石墨烯由带电绝缘体支持时,分子会导电聚集成团。这种自组装机制可以用来调整在设备中的石墨烯层的电子特性,并控制电子通过石墨烯的流动以及允许原子尺度的电子性质的模式。这将是制造新技术的重大进展。

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    • 美国物理协会(AIP)的研究表明,石墨烯已经被深入地研究其独特的光学,机械,电气和结构性能等各个方面。一个原子厚的碳钢板可以彻底改变电子器件的制造和形成更快的晶体管的方式,更便合适的太阳能电池,传感器和更高效的新型生物传感装置。作为一个潜在的接触电极和互连材料,晶片规模的石墨烯可以是一个重要的组成部分,在微电子电路,但大多数的石墨烯的制造方法是不兼容的硅微电子。汉城高丽大学的研究人员已经开发出一种简单的和微电子兼容的方法来生长石墨烯,并成功地合成了晶圆级(直径为四英寸),多层石墨烯出现在硅衬底上。该方法是基于离子注入技术,在该过程中,离子被加速下的电场和粉碎成半导体,是影响离子变化的物理,化学或电气性能的半导体。
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    • 多孔材料(PMs)具有可调的孔隙率、高比表面积(SSA)等优异的化学和物理性质,因而在储能、催化、气体吸附和分离等领域受到广泛关注。尤其是其极高的表面积与质量或体积之比使得在表面和内部多孔空间中都可以与各种有机或无机物质发生紧密的相互作用。石墨烯是一种典型的sp 2 杂化碳二维(2D)薄片,具有高SSA、高杨氏模量、高固有电子迁移率等优异化学和物理性能。其中,氧化石墨烯(GO)和还原氧化石墨烯(rGO)是两种典型的含有氧化基团和缺陷的单层石墨烯衍生物。此外,它们可以通过sp、sp 2 和sp 3 杂化轨道与许多不同的原子键合,从而生产出可有效结合PMs和石墨烯优点的多孔石墨烯(PG)。目前,石墨烯和氧化石墨烯(GO)作为两种独特的材料,渗透到几乎所有的研究领域,而多孔石墨烯材料(PGMs)结合了多孔材料和石墨烯的优点。因此,对石墨烯和PGMs进行总结显得非常有必要! 成果简介 基于此, 中国科学院沈阳金属研究所的成会明研究员和中国科学院大连化学物理研究所的吴忠帅研究员(共同通讯作者) 联合总结报道了石墨烯和多孔石墨烯材料的化学性质和应用前景。在本文中,首先介绍了功能化石墨烯和GO的化学性质和处理方法,并介绍了构建多孔的典型步骤(面内孔、2D层状孔和3D互连孔组件等)。其次,总结了自组装以及定制PGMs的机制以突出显示精确控制孔的形态和孔径的意义。由于PGMs具有独特的孔结构、不同的形态和优异的性能,因此它们在能量存储、电催化和分子分离等各种应用中用作关键成分。最后,讨论了从了解化学自组装到特定应用中与PGMs相关的挑战,并提出了如何解决这些挑战的方案。总之,这为了解PGMs的化学性质和未来的应用发展提供了深刻见解。研究成果以题为 “The Chemistry and Promising Applications of Graphene and Porous Graphene Materials” 发布在国际著名期刊 Adv. Funct. Mater. 上。