新型类石墨烯二维晶体材料——锗烯的研究获进展

<正>近日,中国科学院武汉物理与数学研究所曹更玉研究组与中国科学院物理研究所高鸿钧院士研究组合作,在新型类石墨烯二维晶体材料——锗烯的制备研究方面取得新进展,相关研究结果与中科院物理所以共同第一作者单位合作发表在Advanced Materials(2014,26,4820)杂志上。近年来石墨烯研究在世界范围内掀起热潮。到目前为止,研究人员已相继制备出碳元素构成的石墨烯和硅元素构成的硅烯,并探索其蜂窝状结构非同寻常的电子学性质。随着对石墨烯研究的不断深入,研究人     

石墨烯类膜材料质子输运特性研究取得突破性进展

<正>近日,中国科学技术大学工程科学学院吴恒安教授、王奉超副研究员,与诺贝尔物理奖得主、英国曼彻斯特大学安德烈·海姆教授课题组及荷兰内梅亨大学研究人员合作,在石墨烯类膜材料质子输运特性研究方面取得了突破性进展,发现石墨烯以及氮化硼等具有单原子层厚度的二维纳米材料可作为良好的质子传导     

武汉物数所等在类石墨烯研究方面取得新进展

<正>单层石墨烯以其高速的电子传导性能引起极大关注,其物理学特征是具有狄拉克锥能带结构。但石墨烯的带隙并未打开,因此石墨烯并不宜直接作为半导体材料使用。因此,制备具有狄拉克锥并打开带隙的类石墨烯成为当今物理与新材料领域的前沿课题。作为类石墨烯的锗烯可能具有打开带隙的狄拉克锥,因而成为二维石墨烯材料的研究热点之一。     

半导体所在二维GaS超薄半导体的基础研究中取得新进展

<正>中国科学院半导体研究所超晶格国家重点实验室博士后杨圣雪、博士生李燕,在李京波研究员、李树深院士和夏建白院士的团队中,在二维GaS超薄半导体的基础研究中取得新进展。相关成果发表在2014年2月7日英国皇家化学会主办的《纳米尺度》(Nanoscale)上,并被选为"热点论文"(Hot Article)。二维半导体材料拥有独特的物理性质,可以应用于不同的技术领域,因此成为了纳米交叉学科的研究热点。石墨烯是目前研究最为广泛的二维材料,但由于其带隙为零,限制了它在许多领域中的应用。作为石墨烯的类似物,具有半导体带隙的金属硫化物备受关注。这些二维半导体材料的光电器件具有优越的性能,并     

高温退火Cu(111)衬底上生长高质量厘米尺寸单晶石墨烯（英文）

二维(2D)石墨烯具有原子层厚度，在电子器件中展示出突破摩尔定律限制的巨大潜力。目前，化学气相沉积(CVD)是一种广泛应用于石墨烯生长的方法，满足低成本、大面积生产和易于控制层数的需求。然而，由于催化金属(例如Cu)衬底一般为多晶特性，导致CVD法生长的石墨烯晶体质量相对较差。为此，通过高温退火工艺制备了Cu (111)单晶衬底，使石墨烯的初始成核过程得到了很好的控制，从而实现了厘米尺寸的高质量单晶石墨烯的制备。根据二者的晶格匹配关系，Cu (111)衬底为石墨烯生长提供了唯一的成核取向，相邻石墨烯成核岛的边界能够缝合到一起。单晶石墨烯具有高电导率，相较于原始多晶Cu上生长的石墨烯(1 415.7Ω·sq^-1),其平均薄层电阻低至607.5Ω·sq^-1。高温退火能够清洁铜箔，从而获得表面粗糙度较低的洁净石墨烯。将石墨烯用于场效应晶体管(FET),器件的最大开关比为145.5,载流子迁移率为2.31×10³ cm²·V^-1·s^-1。基于以上结果，相信本工作中...     

苏州纳米所开发出超高热导率石墨烯-聚合物复合材料

<正>作为近来纳米科学领域的研究热点,新兴的石墨烯由于具有独特的二维结构、高比表面积和优异的热学性能(导热系数可高达3000-6000 W/(m·K)),受到了广泛关注。石墨烯/聚合物导热复合材料有望在电子器件、光电子器件、消费电子及导热聚合物材料中得到重要应用。目前,石墨烯的添加一定程度上改善了聚     

石墨烯及其纳米复合材料的制备与应用研究

石墨烯作为一种新兴二维碳纳米材料,具有完美的晶体结构和诸多优异的物理化学性能.石墨烯独特的电学、热学、光学和力学性能,使其在电子器件、导热材料、气体传感器、感光元件以及环境科学等领域具有广阔的应用前景.其潜在的实际应用价值,使石墨烯材料的开发成为当前最受关注的研究热点之一.本文从石墨烯的来源、结构、分类和基本性质出发,概述了石墨烯及其衍生物的制备方法及属性特征,进而介绍了石墨烯及其衍生物纳米复合材料在电子、材料、储能和环境等领域中的最新研究进展,并对石墨烯及其纳米复合材料的发展前景进行了展望.     

化学气相沉积单层VIB族过渡金属硫化物的研究进展

2004年以来,石墨烯因其优异的光学、电学性质而被广泛地研究,但由于其零带隙的特性极大地限制了它的应用前景.单层的VIB族过渡金属硫化物(TMDs)拥有类似石墨烯的晶体结构及可控的能带结构,是一类理想的二维直接带隙半导体材料,不仅可用于探索如谷极化等一些基础和前沿的物理问题,也可以广泛应用于纳米器件、光电子学和光催化的研究.近年来,化学气相沉积(CVD)技术作为一种相较于传统化学合成或物理剥离更加有效的制备方法被引入此类材料的生长,能够合成出拥有大面积连续的、厚薄均匀和较高晶体质量的单层TMDs.基于此,重点介绍了利用CVD技术生长单层TMDs所取得的进展,讨论了各工艺条件(如反应温度、载流气体、衬底、前驱物与衬底之间的距离等)对单层TMDs的生长及性质的影响.最后,探讨了利用CVD技术实现调控单层TMDs的尺寸、覆盖度和层厚均匀性的途径和方法.     

晶体材料研究——从体块晶体到微纳米晶体

本文首先简要介绍了晶体的重要性和过去几十年来中国晶体材料研究取得的代表性成果.正文主要以我们课题组开展的工作为例,介绍了激光晶体、非线性光学晶体、磁光晶体、声光晶体、半导体晶体、有机晶体、有机-无机复合晶体、二维晶体、单晶光纤、药物结晶、微纳米晶体等方面的研究进展.这些研究实例的维度已覆盖体块-二维-一维-零维,晶体材料已在国防、经济建设、人类健康和科学技术发展的许多领域,发挥了重要作用并仍将是关键材料.     

石墨烯/氮化硼异质结构的热致旋转现象观测研究获进展

正二维材料范德华异质结构近期在二维材料和物理研究领域引起了广泛的研究兴趣。不同的二维材料通过范德华力结合在一起可以形成不同类型的异质结构,往往可以表现出单种二维材料所不具备的特性。这种人工异质结的出现为研究者有目的性地设计不同结构以及器件提供了极大的空间。例如垂直隧穿晶体     

铝纳米晶体低温比热容研究

采用真空热压烧结技术将平均晶粒尺寸约为52 nm的纳米铝粉末压制成铝纳米晶体材料.利用透射电镜、X射线能谱、X射线衍射、扫描电镜与综合物性测试仪(PPMS)等分析测试手段,表征了纳米铝粉和铝纳米晶体的结构特征,并研究了低温下铝纳米晶体的比热容(Cnano)随温度(T)的变化关系.研究结果表明:由于表面、晶界等缺陷的影响,铝纳米晶体的低温比热容随温度呈现出明显不同于粗晶的变化规律,其变化关系已不完全遵守德拜T3定律,且呈现出T2.5规律变化.根据纳米晶表面/界面和内部原子对晶格比热容的不同贡献,发现纳米晶相对于粗晶铝的比热容增量在温度80 K左右出现一个峰值.基于铝纳米晶体材料的结构特征和振动模式,本文探讨了产生这些现象的物理机理.     

水溶性高质量二维材料纳米片的制备及其表征

近几年来,二维(2D)材料的研究,已成为纳米科学最令人兴奋的领域之一.其中液相分离具有层状结构的块体材料来制备二维材料的方法成为研究热点.相比于化学气相沉积(CVD)等自下而上的制备方法,通过块体层状材料的剥离制备二维材料及其分散液的方法具有低成本、可大规模生产的优势.在这里主要研究以液相剥离(LPE)的方法制备石墨烯(graphene)、六方氮化硼(h-BN)和四种过渡金属硫属化物(TMDs)溶液,这种水溶性的二维材料具有绿色环保、成本低等优点.使用拉曼光谱(Raman),原子力显微镜(AFM),扫描电子显微镜(SEM)等仪器对研制的层状纳米片的物质组分、表面结构等进行表征,通过紫外(UV)吸收光谱估算出不同离心转速下的浓度,最后通过电化学工作站的循环伏安法(cyclic voltammetry)测出用于MoS2纳米片电解质门控的离子液体体电容,分析可见制得的二维材料纳米片平均尺寸在400 nm左右,离子溶液的体电容为1.21 F/cm3,该体电容是研究电子器件性能的关键性参数.上述表征结果对基于水溶性二维材料纳米片的电子器件研究有着重要的科学与应用价值.     

CMTD晶体的二维核叠层生长现象

在用原子力显微镜对有机非线性光学晶体CdHg(SCN)4(H6C2OS)2(CMTD)的研究过程中,发现了一种单二维核叠层生长现象,即整个晶体由一个二维核叠层生长丘发展而成.这种生长现象无法用经典的二维核模型解释,于是给出另一种二维核生长模型--二维核叠层模型(terraced nuclear model).二维核叠层模型是传统二维核晶体生长模型的补充.     

氧化石墨烯/二氧化硅复合材料的制备及其在吸附领域应用研究进展

近十年来,氧化石墨烯(GO)基复合材料日益引起研究者的广泛兴趣,而氧化石墨烯和二氧化硅的复合材料是其中的一个研究热点.本文介绍了氧化石墨烯/二氧化硅(GO/SiO2)复合材料的制备及其在吸附领域的应用.其制备方法包括非共价键法和共价键法,在非共价键法中,包括阳离子表面活性剂法和二氧化硅表面改性法;在共价键法中,包括形成酰胺键(-CO-NH-)、硅酯键(-COOSi-)、碳氧硅键(-C-O-Si-).吸附领域的应用包括对重金属离子、有机物的吸附.最后,我们对氧化石墨烯/二氧化硅复合材料将来的发展进行了展望.     

CLBO晶体表面化学腐蚀和开裂机理的研究

硼酸锂铯(CLBO)是一种性能优良的紫外倍频晶体,但在室温大气环境中使用时晶体容易开裂,影响了它的实际应用.本文用水(或/和)甘油作为腐蚀剂,对不同取向的CLBO晶体表面进行了腐蚀,对比了表面的腐蚀图案;通过纯甘油和纯水的腐蚀剂作用对比,并结合CLBO晶体晶胞内原子的排列情况,揭示了CLBO晶体开裂的微观机理:水分子从(100)或者(010)面上的结构通道进入CLBO晶体,与Cs、Li和B原子反应,生成Cs2B10O16·8H2O、α-Li4B2O5和H3BO3,打开了CLBO晶体的键链,从而引起晶体的开裂;最后展示了CLBO晶体由于水的侵蚀而开裂的全过程.     

电化学法制备石墨烯基复合材料及其在超级电容器中的研究进展

石墨烯及其复合材料作为一种新型功能材料在能量存储领域受到广泛的关注.电化学制备技术相比于其他的制备手段具有安全、高效、绿色的优点.本文综述了电化学法制备石墨烯/纳米金属复合材料、石墨烯/金属氧化物(氢氧化物)复合材料、石墨烯/聚合物复合材料等的研究进展及其在超级电容器上的应用,以期为电化学制备石墨烯及其复合材料在超电领域的研究提供参考.     

基于Rietveld精修方法解析Bi2O3的原子热振动

三氧化二铋(Bi₂O₃)是氧离子导电体,为了获得它的原子热振动各向同性温度因子,对该粉末晶体进行X射线衍射实验,建立了晶体结构模型,利用Rietveld 精修方法的RIETAN-2000 程序对所得实验结果进行了晶体结构精修,通过最大熵方法(MEM)解析得到了粉末晶体的等高电子密度分布三维(3D) 和二维(2D)可视化图谱。结果表明,各原子Bi₍₁₎、Bi₍₂₎、O₍₁₎、O₍₂₎和O₍₃₎的原子热振动各向同性温度因子分别为0.004 938 nm²、0.004 174 nm²、0.007 344 nm²、0.007 462 nm²、和0.007 857 nm²,等高电子密度分布的可视化,进一步验证了晶体结构模型和原子位置的准确性,这些参数对研究晶体材料的热性质具有一定参考意义。     

氧化石墨烯/羟基磷灰石复合材料对酸蚀牛牙釉质体外再矿化的影响

考察不含氧化石墨烯(GO)的羟基磷灰石(HAP)和含GO质量分数为0.1;的氧化石墨烯/羟基磷灰石复合材料(GO/HAP)对酸蚀牛牙釉质体外再矿化的影响.通过场发射扫描电镜、EDX能谱、X射线衍射仪和维氏显微硬度测试仪,对再矿化前/后牛牙釉质表面和剖面形貌、表面元素、晶体结构和力学性能进行表征.结果 表明:GO/HAP复合材料在酸蚀牙釉质表面生成了结合力较弱的花状晶体,将这些晶体超声剥离后发现脱矿釉质表面和釉柱间隙均得到良好的修复.剖面形貌分析显示,GO/HAP复合材料使釉质深层脱矿得到良好修复,促进了牙釉质棱晶间大量微小晶粒的生成,以及脱矿釉柱间隙中有序排列晶体的生成.同时,经GO/HAP处理后,酸蚀牙釉质表面的Ca/P摩尔比和晶体成分均得到良好的恢复.     

新型掺杂LiAlO2晶体衬底研究

本文系统研究了LiAlO2晶体及掺钛0.2;原子分数LiAlO2晶体的水解性能,用原子力显微镜对(100)晶片在不同水解时间下的表面形貌进行了观察,对比发现这两种晶体的(100)面均具有极性和易水解性.同时观察到掺钛LiAlO2晶体的抗水解性比纯LiAlO2晶体更好,因为掺钛LiAlO2晶体有更多的Li空位,水解的活性得到降低.     

英研制出石墨烯透水材料

英国曼彻斯特大学教授安德烈.海姆最近利用氧化石墨烯制作出了一种新型隔气透水材料。这种材料的神奇之处在于,绝大多数液体和气体都无法通过它,但水蒸气可以畅通无阻。石墨烯是从石墨材料中剥离出来的由碳原子组成的二维晶体。它只有一层碳原子的厚度,是目前世界