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我国科学家实现目前最小尺寸石墨烯折叠玩具马达

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2019年12月12日

 我国科学家借鉴民间的“折纸术”实现了对石墨烯纳米结构的操控。近日,中科院物理所高鸿钧研究团队的陈辉博士等人在世界上首次实现了原子级精准控制的石墨烯折叠。这是目前世界上最小尺寸的石墨烯折叠。相关成果日前发表在《科学》杂志上。

  在民间有一种“折纸术”。人们通过精妙的手法,把简单的二维纸张变成丰富多彩的三维结构。受这种艺术的启发,折叠操纵经常被巧妙地用在很多科学技术前沿领域,用来构筑形状与功能各异的结构、器件甚至机器,例如生物学领域可以将DNA单链折叠成复杂的二维形状的方法等。在宏观尺度下,受折纸术的启发,科学家已经能够构建出石墨烯功能器件甚至机器模型。理论预测发现,在原子尺度,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纳米结构。

  陈辉博士等人实现了对石墨烯纳米结构的原子级精准的可控折叠,构筑出一种新型的准三维石墨烯纳米结构。该结构由二维旋转堆垛双层石墨烯纳米结构与一维的类碳纳米管结构组成。这项工作在国际上首次实现了世界上最小尺寸的、原子级精准控制的、可以按需定制的石墨烯折叠。

  陈辉说,基于这种原子级精准的“折纸术”,还可以折叠其他新型二维原子晶体材料和复杂的叠层结构,进而制备出功能纳米结构及其量子器件,研究其新奇物理现象。这项研究对构筑量子材料和量子器件具有重要的科学与技术上的意义。

  探索新型低维碳纳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,相关研究曾于1996年和2010年两次获得诺贝尔奖。

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