2004年石墨烯（Graphene）的問世引起了全世界新的研究熱潮。石墨烯是單層碳原子緊密排列成二維六角結(jié)構(gòu)的一種碳質(zhì)新材料。由于石墨烯具有獨特的電子結(jié)構(gòu)，它可以作為驗證物理理論上一些基礎問題的簡單材料體系，并且在器件應用方面也極具潛力。然而，高質(zhì)量石墨烯的制備及其轉(zhuǎn)移組裝是目前在實驗上首先要解決的問題。
最近，中科院物理研究所北京凝聚態(tài)物理國家實驗室白雪冬和王恩哥與美國斯坦福大學戴宏杰小組合作，對石墨采用剝離-再嵌入-擴漲的方法，成功制備了高質(zhì)量石墨烯。利用透射電子顯微術對石墨烯進行表征并做了深入的晶體結(jié)構(gòu)分析。電學測量表明，所制備的石墨烯在室溫和低溫下都具有高的電導，比通常的用還原氧化石墨方法獲得的石墨烯的電導高兩個數(shù)量級。他們通過LB膜組裝技術，將懸浮在溶劑里的石墨烯一層一層地轉(zhuǎn)移到固體表面，制成大面積的透明導電膜，研究了它們的光學透過率與膜厚的關系。高質(zhì)量石墨烯及其LB膜的制備對未來石墨烯的大規(guī)模應用具有重要意義。
該成果得到了國家自然科學基金委“創(chuàng)新研究群體”基金及中國科學院的資助。相關成果發(fā)表在近期的《自然—納米技術》（Nature Nanotechnology）上。（來源：中國科學院物理研究所）
（《自然—納米技術》（Nature Nanotechnology），3, 538 - 542，Xiaolin Li，Hongjie Dai）
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http://www.nature.com/nnano/journal/v3/n9/abs/nnano.2008.210.html#a1
中國科學院蘭州化學物理研究所固體潤滑國家重點實驗室低維材料摩擦學課題組在石墨烯（非晶碳復合薄膜）的制備研究方面取得新進展。
目前，制石墨烯的方法主要有微機械剝離、化學氣相沉積法、化學氧化還原法等。考慮到實際應用的低能耗、低成本和高產(chǎn)量的要求，課題組采用液相化學氧化還原法制備出石墨烯，并利用設備簡單、成本低廉的電泳沉積技術制備石墨烯薄膜。在此基礎上，研究人員結(jié)合了非晶碳的高硬度、負電子親和勢和抗磨損等特性，同樣利用設備簡單、成本低廉的液相電化學沉積技術制備出非晶碳納米顆粒—石墨烯復合薄膜，初步研究結(jié)果表明非晶碳納米顆粒的介入在不犧牲石墨烯薄膜高導電性的前提下極大地改善了膜基結(jié)合強度。
單層石墨烯磁性研究取得新進展
美國化學學會主辦的納米材料科學的權(quán)威雜志《納米快報》（Nano Letters）最近刊發(fā)了北京大學工學院先進材料與納米技術系、北京大學應用物理與技術研究中心孫強教授研究組的論文“Ferromagnetism in Semihydrogenated graphene sheet”，報導了他們在單層石墨烯磁性研究方面的最新成果。
單層石墨烯（graphene）是目前國際上最熱點的研究領域之一，它是一種帶隙為零的非磁性金屬材料，具有許多新奇的物理特性和廣泛的應用前景。為了使graphene具有磁性，科學家提出了各種辦法包括將它剪切成具有zigzag構(gòu)型的零維或一維nano-ribbon結(jié)構(gòu)、或產(chǎn)生缺陷和引入雜質(zhì)原子等。現(xiàn)有的這些方法不但破壞了graphene的結(jié)構(gòu)完整性，所產(chǎn)生的磁性呈非均勻分布，而且實驗上難以控制。孫強教授研究組首次提出了通過半氫化的方法在graphene中實現(xiàn)鐵磁性的思想，并將半氫化的graphene命名為graphone，這是在繼graphene，graphane 之后所引入的新的結(jié)構(gòu)形態(tài)。孫強教授研究組應用自旋極化的密度泛函理論，研究發(fā)現(xiàn)當氫原子吸附在石墨烯的部分碳原子上時，石墨烯的π鍵被破壞，導致每個沒有被氫化的碳原子產(chǎn)生一個未配對的2p電子，它們之間長程交換耦合，形成穩(wěn)定的鐵磁性，其居里溫度大約在278 ~ 417 K。這比目前已知的方法更具有可控性和可操作性，它不但能保持graphene 骨架結(jié)構(gòu)的完整性和磁性的均勻分布， 而且還能避免在組裝nano-ribbon 的過程中所引起的磁性的粹滅。該研究成果將拓廣graphene sheet 的應用前景，這種新型二維鐵磁性graphone sheet可望應用于自旋電子學和微電子學等多種領域。Nano Letters的審稿人高度評價了這一工作。
該論文的第一作者周健是孫強教授的碩士研究生，該論文的合作者包括弗吉尼亞聯(lián)邦大學物理系王前副教授、P. Jena教授，中國科學院上海技術物理研究所陳效雙研究員，以及日本東北大學金屬材料研究所Y. Kawazoe教授。該研究得到國家自然科學基金委的資助。
