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原位拉曼光譜似剪刀也能“私人定制”石墨烯

2017-05-23 11:37:57 作者：本網整理來源：中國材料網分享至：

石墨烯是一種二維材料，由單層碳原子組成，具有極好的導電和導熱性能，同時柔軟、堅固并且透明，被認為是最具前途的新材料之一。但是，以目前的技術，通過在石墨烯結構中系統地插入化學鍵合的其他原子和分子（官能團），來控制或改變石墨烯的性質，仍然是一項艱難的挑戰。

近日消息，來自德國埃爾朗根—紐倫堡大學、維也納大學，柏林自由大學的一個科學家團隊成功地在理論和實驗兩方面精確驗證了分步化學改性石墨烯的特定光譜。他們的結果發表在了近期的《Nature Communications》上。

石墨烯材料有著卓越電學、力學、熱學特性。此外，通過將化學鍵合的原子和分子插入石墨烯結構（所謂的官能團）中，其導電性可以在金屬和半導體之間連續變化。這些獨特的性質為石墨烯提供了廣泛的應用，例如可用于半導體行業中光電子學或超快組件的新發展。然而，只有在石墨烯的合成過程中完成對其導電性、尺寸、由官能團引起的結構缺陷等性能的調節，該材料才能夠在半導體工業中成功應用。

由德國埃爾蘭根-紐倫堡大學Andreas Hirsch領導的科學家與維也納大學Thomas Pichler密切合作，發現了一個關鍵的突破：利用后者開發的新實驗設備，首次通過光散射確定了分步化學改性石墨烯的特定光譜。理論證明，這種原位拉曼特征光譜能夠以快速和精確的方式確定官能團的類型和數量。在他們實驗的反應中，該官能團是氫與石墨烯的化學結合。這是通過水和特定化合物之間的受控化學反應來實現的。

兩位主要研究作者Yachay Tech和J. Chacon說，這種原位拉曼光譜法是一種非常有效的技術，可以在材料生產過程中以快速、無接觸和廣泛的方式控制石墨烯的功能。這能夠生產電子傳輸性質可控的用于半導體工業中定制的石墨烯材料。