芝加哥伊利諾伊大學(xué)（UIC）的科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種新的化學(xué)方法，將擴(kuò)大石墨烯的應(yīng)用同時(shí)保持其超快速電子學(xué)。該化學(xué)方法將通過(guò)擴(kuò)大石墨烯納米材料的應(yīng)用范圍來(lái)徹底改變石墨烯技術(shù)。

    近日，《納米快報(bào)》（Nano Letters）在線發(fā)表了UIC的科學(xué)家通過(guò)使用化學(xué)工藝將納米材料附著在石墨烯上而不改變石墨烯中碳原子的性質(zhì)和排列，在擴(kuò)大石墨烯的應(yīng)用同時(shí)保持其超快速電子學(xué)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)及證明研究成果。該論文題為“Retained Carrier-Mobility and Enhanced Plasmonic-Photovoltaics of Graphene via ring-centered η6 Functionalization and Nanointerfacing”。

    伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校的科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種新的化學(xué)方法，該方法不僅能使石墨烯保持住超高速電子器件的性能，而且還能使石墨烯在實(shí)際中得到廣泛的應(yīng)用。石墨烯是一種輕質(zhì)、薄而柔軟的材料，可用來(lái)提升計(jì)算機(jī)的顯示屏、電子/光子電路、太陽(yáng)能電池以及各種醫(yī)療、化學(xué)和工業(yè)過(guò)程等的強(qiáng)度與速度。它是由六邊形的重復(fù)圖案結(jié)合在一起的單層碳原子組成。

    石墨烯，15年前由英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的物理學(xué)教授首次分離出來(lái)，它是一種二維材料，厚度非常的薄，被認(rèn)為是地球上強(qiáng)度最大的材料。

    副教授Vikas Berry兼化學(xué)工程部門(mén)負(fù)責(zé)人及其同事使用化學(xué)工藝，在不改變石墨烯中碳原子的性質(zhì)和排列的前提下，就將納米材料附著在石墨烯上。通過(guò)這樣做，伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校的科學(xué)家保留了石墨烯的電子遷移率，這在高速電子學(xué)中是至關(guān)重要的。

    Vikas Berry說(shuō)，通過(guò)將等離子體銀納米顆粒添加到石墨烯中，也使得石墨烯太陽(yáng)能電池的效率提高了大約11倍。

    Vikas Berry的新方法不是將分子添加到石墨烯的單個(gè)碳原子中，而是將諸如鉻或鉬的金屬原子添加到一個(gè)苯環(huán)的六個(gè)原子中。與以碳為中心的化學(xué)鍵不同，該鍵被離域化，這使得碳原子的排列保持不變和呈平面狀，從而使得石墨烯保持其獨(dú)特的導(dǎo)電性能。Berry說(shuō)，在石墨烯中加入納米材料的新化學(xué)方法將擴(kuò)大其應(yīng)用的范圍，從而徹底改變石墨烯技術(shù)的發(fā)展。

    他說(shuō)：“石墨烯與其他納米系統(tǒng)的接口是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)槭┤狈﹀^定化學(xué)物質(zhì)，但如果以改變石墨烯的化學(xué)物質(zhì)來(lái)添加錨點(diǎn)，那么它將失去其優(yōu)越的性能。我們本次研究的化學(xué)特性幾乎能使石墨烯與任何東西結(jié)合，同時(shí)保留其特性。我們?cè)O(shè)想，我們的工作將促使全球向‘環(huán)狀’化學(xué)反應(yīng)的方向發(fā)展，從而將石墨烯與其他系統(tǒng)連接起來(lái)。

    這項(xiàng)由國(guó)家科學(xué)基金（CMMI-1030963）資助的研究論文全文發(fā)表在 Acta Physica Sinica（DOI: 10.7498/aps.66.026103）上。

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責(zé)任編輯：龐雪潔

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