旺报-综合报导
中国科学院物理研究所高鸿钧院士领导的研究团队，最近在国际上首次实现了原子级精准控制的石墨烯奈米结构摺迭，这是目前世界上最小尺寸的、可按需定製的石墨烯「摺纸」。这一重要研究成果，获权威国际学术期刊《科学》杂誌发表。
中国科学院物理研究所高鸿钧院士领导的研究团队，最近在国际上首次实现了原子级精准控制的石墨烯奈米结构摺迭，这是目前世界上最小尺寸的、可按需定製的石墨烯「摺纸」。这一重要研究成果，获权威国际学术期刊《科学》杂誌发表。
该院6日发布消息说，探索新型低维碳奈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，而二维（2D）的石墨烯晶格结构被认为是其他众多碳奈米结构的母体材料。
堆迭角度可精确调整
通过对石墨烯的弯曲摺迭，可以构筑出具有新奇电子学特性的奈米结构，但在单原子尺度精确地摺迭石墨烯，特别是根据特殊需要沿特定方向对石墨烯进行摺迭，具有极大挑战性。
研究团队的陈辉博士等人通过科研攻关，在世界上首次实现了对石墨烯奈米结构的原子级精准的可控摺迭，构筑出一种新型的准3D石墨烯奈米结构，它由2D旋转堆垛双层石墨烯奈米结构与1D的类碳奈米管结构组成。
陈辉等人发表的论文显示，此次研究不仅实现了简单的摺迭，还可以在摺迭后将石墨烯成功展开，并能让同一个石墨烯结构沿任意方向反覆摺迭，还创造出堆迭角度精确可调的特定双层石墨烯奈米结构。
研究团队还发现，通过石墨烯「奈米摺纸术」得到的准1D奈米管异质结，具有不同的能带排列方式。
可构筑2D原子晶体材料
高鸿钧介绍，通过摺迭所获取的新材料可能获得摺迭前所没有的超导性或磁性，这样一些特性的变化，对未来的应用会有重要意义。
石墨烯「摺纸」这项成果，还可以用于构筑其他新型2D原子晶体材料的摺迭奈米结构，同时也对构筑新型量子材料与量子器件（机器）及其应用具有重要的科学意义。
研究团队通过扫描探针操控技术，具体实现了5方面突破：一是石墨烯奈米结构的原子级精准摺迭与解摺迭；二是同一个石墨烯结构沿任意方向的反覆摺迭；三是堆迭角度精确可调的旋转堆垛的双层石墨烯奈米结构；四是准1D碳奈米管奈米结构的构筑；五是双晶石墨烯奈米结构的可控摺迭及其异质结的构筑。
使用特殊显微镜摺迭
中国科学院物理研究所研究团队首次实现对石墨烯奈米结构的原子级精准的可控摺迭。相关论文共同联繫作者杜世萱介绍，此次研究所用来摺迭的石墨烯「纸」厚度不到0.2奈米，科研人员是在特殊的显微镜下完成摺迭。
他指出，此次摺迭出来的一种石墨烯奈米片结构具有电子元器件的一些特性，今后随着研究的进一步深入，有可能利用石墨烯的「摺纸术」创造出效率更高的手机、电脑等电子设备。
中国科学院物理研究所介绍，想要「摺迭」石墨烯并不简单，因为把石墨烯弯曲起来后，其结构的电子学性质容易受到多方面因素的影响，特别是根据特殊需要沿特定方向对石墨烯进行摺迭，具有极大的挑战性。
杜世萱表示，相比约0.1毫米厚的普通A4纸，陈辉等人用来摺迭的石墨烯厚度不到0.2奈米，相当于A4纸50万分之一的厚度。为了摺迭这样薄的「纸」，科研人员需要操作一种特殊的扫描隧道显微镜，「光是练习在这种显微镜下进行操作，可能就要花几个月的时间。」
为了能够摺迭石墨烯，科研人员花了一年多的时间做准备，如寻找适合摺迭石墨烯的环境。杜世萱说，比如一张纸，放在沾满胶水的桌子上，就很难给它摺迭起来。石墨烯的摺迭也是一样，环境中的电、磁等都可能是黏住石墨烯的「胶水」。所以找到一个不会影响摺迭的环境是非常重要的。
杜世萱解释说，一般摺纸，我们会用两根手指夹住纸的一端，把纸给摺迭起来。但有的时候，由于手上有静电或者比较湿，我们一根手指就能把纸的一端提起来。摺迭石墨烯就有些像后一种情况，用一个带微弱电流的针，去吸引本身也有电的石墨烯，用针去引导石墨烯移动到指定的位置。
石墨烯是一种奈米级的新型2D材料，在电学方面有望成为新一代电子元器件的基材，因此多年来一直是物理学研究的热门话题。
高鸿钧介绍，通过摺迭所获取的新材料可能获得摺迭前所没有的超导性或磁性，这样一些特性的变化，对未来的应用会有重要意义。
石墨烯「摺纸」这项成果，还可以用于构筑其他新型2D原子晶体材料的摺迭奈米结构，同时也对构筑新型量子材料与量子器件（机器）及其应用具有重要的科学意义。
研究团队通过扫描探针操控技术，具体实现了5方面突破：一是石墨烯奈米结构的原子级精准摺迭与解摺迭；二是同一个石墨烯结构沿任意方向的反覆摺迭；三是堆迭角度精确可调的旋转堆垛的双层石墨烯奈米结构；四是准1D碳奈米管奈米结构的构筑；五是双晶石墨烯奈米结构的可控摺迭及其异质结的构筑。
使用特殊显微镜摺迭
中国科学院物理研究所研究团队首次实现对石墨烯奈米结构的原子级精准的可控摺迭。相关论文共同联繫作者杜世萱介绍，此次研究所用来摺迭的石墨烯「纸」厚度不到0.2奈米，科研人员是在特殊的显微镜下完成摺迭。
他指出，此次摺迭出来的一种石墨烯奈米片结构具有电子元器件的一些特性，今后随着研究的进一步深入，有可能利用石墨烯的「摺纸术」创造出效率更高的手机、电脑等电子设备。
中国科学院物理研究所介绍，想要「摺迭」石墨烯并不简单，因为把石墨烯弯曲起来后，其结构的电子学性质容易受到多方面因素的影响，特别是根据特殊需要沿特定方向对石墨烯进行摺迭，具有极大的挑战性。
杜世萱表示，相比约0.1毫米厚的普通A4纸，陈辉等人用来摺迭的石墨烯厚度不到0.2奈米，相当于A4纸50万分之一的厚度。为了摺迭这样薄的「纸」，科研人员需要操作一种特殊的扫描隧道显微镜，「光是练习在这种显微镜下进行操作，可能就要花几个月的时间。」
为了能够摺迭石墨烯，科研人员花了一年多的时间做准备，如寻找适合摺迭石墨烯的环境。杜世萱说，比如一张纸，放在沾满胶水的桌子上，就很难给它摺迭起来。石墨烯的摺迭也是一样，环境中的电、磁等都可能是黏住石墨烯的「胶水」。所以找到一个不会影响摺迭的环境是非常重要的。
杜世萱解释说，一般摺纸，我们会用两根手指夹住纸的一端，把纸给摺迭起来。但有的时候，由于手上有静电或者比较湿，我们一根手指就能把纸的一端提起来。摺迭石墨烯就有些像后一种情况，用一个带微弱电流的针，去吸引本身也有电的石墨烯，用针去引导石墨烯移动到指定的位置。
石墨烯是一种奈米级的新型2D材料，在电学方面有望成为新一代电子元器件的基材，因此多年来一直是物理学研究的热门话题。
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