国际首次 陆用石墨烯随意折纸

石墨烯产品。（新华社资料照片）

中国科学院物理研究所高鸿钧院士。（中新社资料照片）

原子级精准石墨烯折纸术构筑3D石墨烯奈米结构示意图。（取自中国科学院官网）

（设计划面）

中国科学院物理研究所高鸿钧院士领导的研究团队，最近在国际上首次实现了原子级精准控制的石墨烯奈米结构折叠，这是目前世界上最小尺寸的、可按需定制的石墨烯「折纸」。这一重要研究成果，获权威国际学术期刊《科学》杂志发表。

该院6日发布消息说，探索新型低维碳奈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，而二维（2D）的石墨烯晶格结构被认为是其他众多碳奈米结构的母体材料。

堆叠角度可精确调整

通过对石墨烯的弯曲折叠，可以构筑出具有新奇电子学特性的奈米结构，但在单原子尺度精确地折叠石墨烯，特别是根据特殊需要沿特定方向对石墨烯进行折叠，具有极大挑战性。

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奈米结构的原子级精准的可控折叠，构筑出一种新型的准3D石墨烯奈米结构，它由2D旋转堆垛双层石墨烯奈米结构与1D的类碳奈米管结构组成。

陈辉等人发表的论文显示，此次研究不仅实现了简单的折叠，还可以在折叠后将石墨烯成功展开，并能让同一个石墨烯结构沿任意方向反复折叠，还创造出堆叠角度精确可调的特定双层石墨烯奈米结构。

研究团队还发现，通过石墨烯「奈米折纸术」得到的准1D奈米管异质结，具有不同的能带排列方式。

可构筑2D原子晶体材料

高鸿钧介绍，通过折叠所获取的新材料可能获得折叠前所没有的超导性或磁性，这样一些特性的变化，对未来的应用会有重要意义。

石墨烯「折纸」这项成果，还可以用于构筑其他新型2D原子晶体材料的折叠奈米结构，同时也对构筑新型量子材料与量子器件（机器）及其应用具有重要的科学意义。

研究团队通过扫描探针操控技术，具体实现了5方面突破：一是石墨烯奈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奈米结构；四是准1D碳奈米管奈米结构的构筑；五是双晶石墨烯奈米结构的可控折叠及其异质结的构筑。