世界首次！我国科学家实现原子级石墨烯可控折叠

经过多年研究攻关，我国科学家在世界上首次实现了原子级精准控制的石墨烯折叠，这是目前世界上最小尺寸的石墨烯折叠，对构筑量子材料和量子器件等具有重要意义，这一成果9月6日在国际学术期刊《科学》上发表。

探索新型低维碳纳米材料及其新奇物性一直是当今科技领域的前沿科学问题之一。相关研究曾在1996年和2010年两次获得诺贝尔奖。但是，目前在单原子层次上精准构筑和调控基于石墨烯的低维碳纳米结构仍存在巨大挑战。

该工作在国际上首次实现了原子级精准控制、按需定制的石墨烯折叠，这是目前世界上最小尺寸的石墨烯折叠。基于这种原子级精准的“折纸术”，还可以折叠其它新型二维原子晶体材料和复杂的叠层结构，进而制备出功能纳米结构及其量子器件，研究其新奇物理现象。例如，探索魔角旋转堆垛双层二维原子晶体材料的超导电性、拓扑特性和磁性，以及研究一维异质结的输运性质及其应用等等。

受折纸艺术的启发，折叠操纵经常被巧妙地用于很多科学技术前沿领域。最近，高鸿钧院士研究团队的陈辉博士等人通过科研攻关，在世界上首次实现了对石墨烯纳米结构的原子级精准的可控折叠，构筑出一种新型的准三维石墨烯纳米结构，它由二维旋转堆垛双层石墨烯纳米结构与一维的类碳纳米管结构组成。

研究团队通过扫描探针操控技术，具体实现了五方面突破：一是石墨烯纳米结构的原子级精准折叠与解折叠；二是同一个石墨烯结构沿任意方向的反复折叠；三是堆叠角度精确可调的旋转堆垛的双层石墨烯纳米结构；四是准一维碳纳米管纳米结构的构筑；五是双晶石墨烯纳米结构的可控折叠及其异质结的构筑。研究团队还发现，通过石墨烯“纳米折纸术”得到的准一维纳米管异质结具有不同的能带排列方式。

中国科学院院士高鸿钧表示：”我们通过纳米扫描探针去操纵石墨烯转动，石墨烯是双晶结构，对双晶石墨烯折叠之后，就可以形成异质结。这个异质结本身如果做成器件的话，它就是一个非常有应用前景的量子器件。折叠之后，这些新型的二维原子晶体材料有可能由没有超导特性变成（有）超导特性，没有磁性可以变成有磁性。利用这样一些特性的变化去构造功能的量子器件，对未来的应用将会有重要的意义，比如量子计算等等。“

来源：人民网 央视网 中油网

编辑：张子杰
责任编辑：李伶