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獲得國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)的石墨烯項(xiàng)目巡禮——低維碳材料的拉曼光譜學(xué)研究

2018-08-31 11:46:51 作者：本網(wǎng)整理來(lái)源：石墨烯資訊分享至：

2000年，為獎(jiǎng)勵(lì)在科技進(jìn)步活動(dòng)中作出突出貢獻(xiàn)的公民、組織，國(guó)務(wù)院設(shè)立了五項(xiàng)國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)：國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)、國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)、國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)、國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)，這些獎(jiǎng)項(xiàng)代表著各個(gè)領(lǐng)域的最高成就，石墨烯作為新材料之王，又有多少項(xiàng)目獲得過(guò)國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)呢？

2018年1月8日，2017年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)在京揭曉，共評(píng)選出271個(gè)項(xiàng)目和9名科技專(zhuān)家。其中，包括國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)35項(xiàng)，國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)66項(xiàng)，國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)170項(xiàng)。其中5項(xiàng)石墨烯相關(guān)項(xiàng)目獲獎(jiǎng)。

中科院金屬所完成的“高質(zhì)量石墨烯材料的制備與應(yīng)用基礎(chǔ)研究”項(xiàng)目獲得國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，主要完成人為任文才，成會(huì)明，陳宗平，吳忠?guī)洠吡Σā?/span>

編號(hào)

獲得獎(jiǎng)項(xiàng)

項(xiàng)目名稱(chēng)

主要完成人

推薦專(zhuān)家

Z-103-2-01

2017年度國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)

低維碳材料的拉曼光譜學(xué)研究

張錦
（北京大學(xué)）

劉忠范（北京大學(xué)），
童廉明（北京大學(xué)），
彭海琳（北京大學(xué)）

田中群，包信和，解思深

低維碳材料的拉曼光譜學(xué)研究

獲獎(jiǎng)項(xiàng)目：低維碳材料的拉曼光譜學(xué)研究

主要完成人：張錦（北京大學(xué)），劉忠范（北京大學(xué)），童廉明（北京大學(xué)），彭海琳（北京大學(xué)）

推薦單位：專(zhuān)家推薦

獲獎(jiǎng)等級(jí)：國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)

項(xiàng)目簡(jiǎn)介：

碳納米管和石墨烯等低維碳材料有望在未來(lái)半導(dǎo)體、微納電子和能源等領(lǐng)域發(fā)揮核心作用，是主導(dǎo)未來(lái)高科技產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略材料。對(duì)其基本結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的深入研究是能否取得引領(lǐng)性和原創(chuàng)性研究突破的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。拉曼光譜技術(shù)在低維碳材料的發(fā)現(xiàn)以及結(jié)構(gòu)與性能的研究中發(fā)揮了不可替代的重要作用。該項(xiàng)目以低維碳材料的拉曼光譜學(xué)研究為主線，關(guān)注低維碳材料結(jié)構(gòu)與物性的微區(qū)拉曼表征、石墨烯增強(qiáng)拉曼散射和低維碳材料能帶調(diào)控中的電子-聲子耦合特征等基本科學(xué)問(wèn)題，在科技部納米重大研究計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金委的支持下，開(kāi)展了持續(xù)而系統(tǒng)的研究，取得如下主要成果：

1）發(fā)展了單壁碳納米管的結(jié)構(gòu)控制制備方法及其結(jié)構(gòu)與物性的微區(qū)拉曼光譜表征技術(shù)：針對(duì)單壁碳納米管手性控制生長(zhǎng)及其結(jié)構(gòu)表征這一世界難題，發(fā)展了單壁碳納米管結(jié)構(gòu)與物性的微區(qū)拉曼光譜表征方法，實(shí)現(xiàn)了單壁碳納米管的金屬/半導(dǎo)體性和手性結(jié)構(gòu)的高分辨定量研究，獲得了單根單壁碳納米管的生長(zhǎng)速度和溫度系數(shù)等本征物性參數(shù)；在此基礎(chǔ)上，提出了手性控制的“碳基催化劑”概念和單壁碳納米管的克隆生長(zhǎng)方法，突破了傳統(tǒng)的“氣-液-固”生長(zhǎng)模型，建立了新的“氣-固”生長(zhǎng)模型，從而實(shí)現(xiàn)了單壁碳納米管手性控制的突破。

2）發(fā)明了石墨烯增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)：針對(duì)表面增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)在定量和微量檢測(cè)中信號(hào)不均一這一長(zhǎng)期挑戰(zhàn)，提出了石墨烯增強(qiáng)拉曼散射的概念，證明了石墨烯增強(qiáng)拉曼散射的化學(xué)增強(qiáng)機(jī)制；發(fā)展了高品質(zhì)石墨烯的偏析與Ni-Mo等合金催化化學(xué)氣相沉積制備技術(shù)和石墨烯的無(wú)損轉(zhuǎn)移技術(shù)，獲得了嚴(yán)格單層的大面積石墨烯；在此基礎(chǔ)上發(fā)展了基于石墨烯的柔性拉曼散射增強(qiáng)基底的制備方法，首次實(shí)現(xiàn)了任意形貌表面上痕量物種的直接檢測(cè)，為表面增強(qiáng)拉曼散射的定量研究開(kāi)拓了新的思路。

3）發(fā)展了低維碳材料能帶調(diào)控與拉曼光譜研究方法：提出了單壁碳納米管能帶結(jié)構(gòu)的應(yīng)力調(diào)控方法，研究了不同形變下碳納米管能帶結(jié)構(gòu)與其電子-聲子耦合特征的關(guān)聯(lián)性，首次證實(shí)了應(yīng)力條件下碳納米管能帶結(jié)構(gòu)隨手性的變化規(guī)律；提出了低維碳材料能帶結(jié)構(gòu)的光化學(xué)調(diào)控方法，實(shí)現(xiàn)了石墨烯的片層裁剪、逐層減薄、石墨烯到氧化石墨烯的定域轉(zhuǎn)化以及碳納米管從金屬性到半導(dǎo)體性的轉(zhuǎn)化等系列調(diào)控方法，為低維碳材料在未來(lái)電子器件中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

該項(xiàng)目共發(fā)表論文82篇，其中8篇代表性論文包括Chem. Soc. Rev. 1篇、Acc. Chem. Res. 1篇、J. Am. Chem. Soc. 2篇、Proc. Natl. Acad. Sci. 1篇、Adv. Mater. 1篇和Nano Lett. 2篇，論文他引1138次，其中3篇入選ESI高引用文章。這些論文在Chem. Rev.、Nature、Science、Nat. Chem.、Nat. Photonics、 Nat. Nanotechnol.和Chem. Soc. Rev.等刊物中有大量的正面評(píng)述。此外，相關(guān)成果也獲得了Nature China、C&E News、NPG Asia Materials等重要學(xué)術(shù)媒體的高度評(píng)價(jià)。相關(guān)成果受邀在國(guó)際會(huì)議上作邀請(qǐng)報(bào)告20人次。授權(quán)專(zhuān)利16項(xiàng)。