金属衬底在石墨烯化学气相沉积生长中的作用

以过渡金属为催化衬底的化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition，CVD)已经可以制备与机械剥离样品相媲美的石墨烯，是实现石墨烯工业应用的关键技术之一。原子尺度理论研究能够帮助我们深刻理解石墨烯生长机理，为实验现象提供合理的解释，并有可能成为将来实验设计的理论指导。本文从理论计算的角度，总结了各种金属衬底在石墨烯CVD生长过程中的各种作用与相应的机理，包括在催化碳源裂解、降低石墨烯成核密度等，催化加快石墨烯快速生长，修复石墨烯生长过程中产生的缺陷，控制外延生长石墨烯的晶格取向，以及在降温过程中石墨烯褶皱与金属表面台阶束的形成过程等。在本文最后，我们对当前石墨烯生长领域中亟需解决的理论问题进行了深入探讨与展望。     

Tunable and highly sensitive temperature sensor based on graphene photonic crystal fiber

Optical fiber temperature sensors have been widely employed in enormous areas ranging from electric power industry, medical treatment, ocean dynamics to aerospace. Recently, graphene optical fiber temperature sensors attract tremendous attention for their merits of simple structure and direct power detecting ability. However, these sensors based on transfer techniques still have limitations in the relatively low sensitivity or distortion of the transmission characteristics, due to the unsuitable Fermi level of graphene and the destruction of fiber structure, respectively. Here, we propose a tunable and highly sensitive temperature sensor based on graphene photonic crystal fiber (Gr-PCF) with the non-destructive integration of graphene into the holes of PCF. This hybrid structure promises the intact fiber structure and transmission mode, which efficiently enhances the temperature detection ability of graphene. From our simulation, we find that the temperature sensitivity can be electrically tuned over four orders of magnitude and achieve up to ～ 3.34×10^-3 dB/(cm·℃) when the graphene Fermi level is ～ 35 meV higher than half the incident photon energy. Additionally, this sensitivity can be further improved by ～ 10 times through optimizing the PCF structure (such as the fiber hole diameter) to enhance the light-matter interaction. Our results provide a new way for the design of the highly sensitive temperature sensors and broaden applications in all-fiber optoelectronic devices.     

石墨烯纤维材料的化学气相沉积生长方法

石墨烯纤维材料是以石墨烯为主要结构基元沿某一特定方向组装而成或由石墨烯包覆纤维状基元形成的宏观一维材料。根据组成基元的不同可将石墨烯纤维材料分为石墨烯纤维和石墨烯包覆复合纤维。石墨烯纤维材料在一维方向上充分发挥了石墨烯高强度、高导电、高导热等特点,在智能纤维与织物、柔性储能器件、便携式电子器件等领域具有广阔的应用前景。随着化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)制备石墨烯薄膜技术的发展,CVD技术也逐渐应用于石墨烯纤维材料的制备。利用CVD法制备石墨烯纤维可避免传统纺丝工艺中繁琐的氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)还原过程。同时,通过CVD法直接将石墨烯沉积至纤维表面可以保证石墨烯与纤维基底之间强的粘附作用,提高复合纤维的稳定性,同时可实现对石墨烯质量的有效调控。本文综述了石墨烯纤维材料的CVD制备方法,石墨烯纤维材料优异的力学、电学、光学性质及其在智能传感、光电器件、柔性电极等领域的应用,并展望了CVD法制备石墨烯纤维材料未来的发展方向。     

基于卟啉的新型近红外非富勒烯电子受体分子

正有机太阳能电池因其质轻、柔性和可溶液加工等优点而具有潜在应用前景1。有机太阳能电池的性能主要取决于活性层对光的吸收和转换过程,因此活性层材料的开发成为研究关键。当前活性层主要采用由给体和受体共混的本体异质结结构,其中大量高性能的共轭高分子和小分子给体     

单壁碳纳米管的轴向能带工程

单壁碳纳米管具有优异的电子学特性,是制备新一代高性能集成电路的重要材料.碳纳米管芯片之路存在诸多挑战,包括直径和手性的控制生长方法、金属性和半导体性单壁碳纳米管的分离方法、器件加工与集成方法等.这些课题从本质上讲大多属于化学问题,因此碳纳米管芯片研究为化学家们提供了新的机遇与挑战.过去10年来,我们围绕单壁碳纳米管的轴向能带工程这一研究思路,开展了一系列碳纳米管芯片的基础探索工作,发展了若干有效的单壁碳纳米管局域能带的调控方法,包括温度阶跃生长法、脉冲供料生长法、基底调控法以及形变调控法等.本文系统地阐述了这些局域能带调控方法,为使读者对该领域的研究进展有一个较为全面的了解,文中对其他课题组开展的代表性工作也给予了综述性介绍.     

金纳米粒子的二维组装与表面增强拉曼散射研究

金纳米粒子的二维组装与表面增强拉曼散射研究朱涛王健符小艺张续刘忠范（北京大学化学与分子工程学院智能材料研究中心北京１００８７１）Ｔｗｏ┐ＤｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＧｏｌｄＮａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅＡｓｅｍｂｌｉｅｓａｓＡｃｔｉｖｅＳｕｂｓｔｒａｔｅｓｆｏ...     

偶氮苯自组装单分子膜中长程电子转移机理

利用自组装技术在金电极表面构造了具有不同前端健长度偶氮苯功能化的单分子膜体系：Au／S（CH2）nNHCO-N＝N-OCH2CH3（n＝2，3，4，6）．研究结果表明，仍氮苯到金电极的表现电子转移速率随它们之间的距离长度的增加而呈指数性的下降趋势．基于Marcus电子隧穿理论，得到了此自组装膜体系的长程电子隧穿系数ρ＝（1．35±0．2）／CH2在和可逆电活性分子自组装膜体系及理论计算相比较的基础上，从偶氮苯分子自组装膜结构与电子转移过程的关系角度对这一结果进行了分析和说明．     

末端碳链长度对偶氮苯自组装膜结构的影响

The end-group dominated molecular orientation in the azobenzene self-assembled monolayers (SAMs), CnAzoC2SH (n=1-4), on gold was evaluated for the first time by grazing incidence reflection absorption FTIR spectroscopy (RA-FTIR). All these azobenzene SAMs have highly-organized and closely-parked structures, with the molecule tilting away gradually from surface normal direction with the increase of end group alkyl length.     

金纳米粒子在氨基表面上的组装-pH值的影响

用原子力显微镜（AFM）和表面增强喇曼光谱（SERS）研究了pH值对金纳米粒子在Au／巯基苯胺自组装膜表面上组装效果的影响．AFM结果表明，金纳米粒子在表面上的覆盖度随pH值表现出规律性的变化，巯基苯胺自组装膜的SERS强度随pH值的变化也有类似的趋势．在磁性环境下，氨基未质子化，金粒子难以组装上，而在酸性条件下，氨基质子化带正电，金粒子与基底容易结合．我们认为金纳米粒子和氨基之间的作用属于静电力，pH值同时影响膜表面氨基的质子化程度和金纳米粒子表面的带电量．     

利用纳米粒子组装的方法制备SERS活性基底

1974年，FIeishm。nn等人［‘］发现吸附在电化学粗糙化的银电极表面上的毗院分子，其Raman散射强度具有超乎寻常的增强现象．后来经过VanDuyne门和CreZghton问等人的研究，认识到这一现象属于～种特殊的表面效应，其增强因子高达卫矿，故被称为表面增强喇曼散射（Surfac－EI。