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用于未来电子产品:从导体变成半导体的多孔氮掺杂石墨烯碳带
2020年07月10日 发布 分类:技术前沿 点击量:874
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石墨烯由排列成蜂窝结构的单层碳原子组成。这种材料不仅在基础研究中受到关注,而且由于其独特的性能(包括出色的导电性及力学性能)在各种应用中也引起了人们的兴趣。为了挖掘石墨烯的潜能,许多研究团队都在尝试使用不同元素的原子代替晶格中的碳原子,以期待看到不同的特性。此外若能在晶格中形成孔,还能改变石墨烯的电磁性能。

不久前,由巴塞尔大学的物理学家Ernst Meyer教授和伯恩大学的化学家dr. Shi-Xia Liu 领导的一个研究小组成功研发出了一批特殊的多孔石墨烯带,不仅含有周期性孔,而且晶格中的特定碳原子会被氮原子取代——整体结构类似于梯子,每个梯级包含两个氮原子。研究人员在《美国化学会杂志》上报告说,这些碳带具有半导体特性,使其在电子和量子计算中具有吸引力。

多孔氮掺杂石墨烯碳带 

在梯子的每个梯级中,两个碳原子已被氮原子(蓝色)所取代

为了合成这些多孔的,含氮的石墨烯碳带,研究人员在真空中一步一步地加热了各个构件,并在银表面上对其进行了加热。带状物在高达220℃的温度下形成。原子力显微镜使研究人员不仅可以监测合成中的各个步骤,而且可以确认分子是否具有完美的梯形结构和稳定性。

利用扫描隧道显微镜,来自巴塞尔大学物理系和瑞士纳米科学研究所的科学家们也证明了这些新的石墨烯带不再像纯石墨烯一样是电导体,反而能起到半导体的作用。伯尔尼大学和沃里克大学的同事通过对电子特性进行理论计算,证实了这些发现。该研究的第一作者RémyPawlak博士说:“半导体性能对于电子学中的潜在应用至关重要,因为它们的电导率可以专门调节。”

从文献中可以知道,当受到磁场作用时,石墨烯晶格中高浓度的氮原子会导致石墨烯带磁化。“我们期望这些多孔的、掺氮的石墨烯带能够表现出非凡的磁性,” Ernst Meyer 说。“因此,未来这种带状材料在量子计算中的应用可能会受到关注。”

粉体圈 Coco编译

 

 

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