我國科學家實現(xiàn)原子級石墨烯可控折疊

    探索新型低維碳納米材料及其新奇物性是世界前沿的科學問題之一。二維的石墨烯晶格結構被認為是其他眾多碳納米結構的母體材料，受局域空位、增原子、邊界等缺陷結構的影響，在單原子層次上精準構筑和調控基于石墨烯的低維碳納米結構仍存在巨大挑戰(zhàn)。

    最近，北京凝聚態(tài)物理國家研究中心高鴻鈞研究團隊首次實現(xiàn)了原子級石墨烯精準可控折疊，構筑出一種新型的準三維石墨烯納米結構。該結構由二維旋轉堆垛雙層石墨烯納米結構與一維的類碳納米管結構組成。研究團隊通過掃描探針操控技術實現(xiàn)了五項突破：一是石墨烯納米結構的原子級精準折疊與解折疊；二是同一個石墨烯結構沿任意方向的反復折疊；三是堆疊角度精確可調的旋轉堆垛的雙層石墨烯納米結構；四是準一維碳納米管納米結構的構筑；五是雙晶石墨烯納米結構的可控折疊及其異質結的構筑。應用掃描隧道譜與第一性原理，確定了折疊石墨烯納米結構的精確原子構型與局域電子態(tài)結構，發(fā)現(xiàn)由石墨烯可控折疊得到的準一維納米管異質結具有不同的電子性質。

    該工作是國際上首次實現(xiàn)原子級精準控制、按需定制的石墨烯折疊，是目前世界上最小尺寸的石墨烯“折紙術”。該技術可用于折疊其它新型二維原子晶體材料和復雜的疊層結構，進而制備出功能納米結構及其量子器件，對未來包括量子計算在內的應用將會有重要的意義。該研究成果近期發(fā)表在Science上。