石墨烯折纸术 可创高效电子设备

扫描隧道显微镜。(取自中国科学院物理研究官网

中国科学院物理研究所研究团队首次实现对石墨烯奈米结构原子级精准的可控折叠。相关论文共同联系作者杜世萱介绍,此次研究所用来折叠的石墨烯「纸」厚度不到0.2奈米,科研人员是在特殊的显微镜下完成折叠。

他指出,此次折叠出来的一种石墨烯奈米片结构具有电子元器件的一些特性,今后随着研究的进一步深入,有可能利用石墨烯的「折纸术」创造出效率更高的手机电脑电子设备

中国科学院物理研究所介绍,想要「折叠」石墨烯并不简单,因为把石墨烯弯曲起来后,其结构的电子学性质容易受到多方面因素影响,特别是根据特殊需要沿特定方向对石墨烯进行折叠,具有极大的挑战性

杜世萱表示,相比约0.1毫米厚的普通A4纸,陈辉等人用来折叠的石墨烯厚度不到0.2奈米,相当于A4纸50万分之一的厚度。为了折叠这样薄的「纸」,科研人员需要操作一种特殊的扫描隧道显微镜,「光是练习在这种显微镜下进行操作,可能就要花几个月的时间。」

为了能够折叠石墨烯,科研人员花了一年多的时间做准备,如寻找适合折叠石墨烯的环境。杜世萱说,比如一张纸,放在沾满胶水桌子上,就很难给它折叠起来。石墨烯的折叠也是一样,环境中的电、磁等都可能是黏住石墨烯的「胶水」。所以找到一个不会影响折叠的环境是非常重要的。

杜世萱解释说,一般折纸,我们会用两根手指夹住纸的一端,把纸给折叠起来。但有的时候,由于手上静电或者比较湿,我们一根手指就能把纸的一端提起来。折叠石墨烯就有些像后一种情况,用一个带微弱电流的针,去吸引本身也有电的石墨烯,用针去引导石墨烯移动到指定的位置。

石墨烯是一种奈米级的新型2D材料,在电学方面有望成为新一代电子元器件的基材,因此多年来一直是物理学研究的热门话题