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石墨烯缺陷及其形成原因

2016-09-12 09:57来源:烯碳资讯关键词:石墨烯石墨烯缺陷石墨烯产业收藏点赞

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石墨烯被发现之后就因为其各种一骑绝尘的各种性能堪称”完美材料“,实际上,真实存在的石墨烯并不是一张绝对平整的由碳六元环构成的大分子。研究表明,石墨烯本身具有一定的褶皱,并不绝对平整;而且,由于石墨烯并不是天然条件下存在的产物,人工制备的石墨烯基于各种制备方法的限制,其结构中存在各种缺陷,下面和小编一起学习下!

1 石墨烯概述

七十多年前,Landau and Peierls 指出:严格二维晶体由于热力学不稳定不可能单独存在。此后,基于大量的实验观察,Mermin对该观点表示了赞同。无可否认,薄膜材料的熔点会随着其厚度的减小而快速下降,当其厚度下降到只有几层原子大小时,该材料就会分解或者破碎为小块。基于这种事实,人们一直认为单层原子组成的晶体膜不可能单独稳定存在,只能依附生长于三维晶体上。

但是,2004 年,Novoselov 等人成功在实验室制备出了稳定的单层石墨烯,严格二维晶体不能稳定存在的观点被重新审视。 紧接着,Novoselov 等人的进一步研究发现,石墨烯不但能够稳定存在,而且结晶度非常高,在石墨烯上,电荷载体可以运动成千上万个原子距离而不发生散射;此后,Zhang Yuanbo 等人在石墨烯上观察到了量子霍尔效应。

一系列研究结果表明:石墨烯作为单层晶体,具有与众不同的特殊性质。自此,石墨烯迎来了属于它的“黄金时代”,大量围绕着石墨烯光学,电学,力学特性及理论与应用的研究被广泛而深入的开展起来。

2 石墨烯的结构及缺陷

由sp2轨道杂化的碳原子组成的六元环向平面方向延伸,就可以构成石墨烯的理论模型(如图1所示),从图中可以看出,石墨烯通过卷裹、层叠等,可以形成我们熟悉的炭材料,如富勒烯,碳纳米管,石墨等。

在早期对于碳纳米管和石墨结构的研究中,研究者们多次发现了碳纳米管和石墨的结构缺陷,由此不难想象,在原子水平上,石墨烯也应该存在缺陷。实际上,真实存在的石墨烯并不是一张绝对平整的由碳六元环构成的大分子。研究表明,石墨烯本身具有一定的褶皱,并不绝对平整;而且,由于石墨烯并不是天然条件下存在的产物,人工制备的石墨烯基于各种制备方法的限制,其结构中存在各种缺陷,这些缺陷影响着石墨烯的物理化学性质,因此很多研究者使用透射电子显微镜(TEM)和扫描隧道显微镜(STM)在原子分辨率水平下观察研究石墨烯缺陷

原标题:石墨烯的缺陷及其形成原因
投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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