超高真空环境下有机分子表面化学反应的研究进展

超高真空（ultra-high vacuum,UHV）环境下的表面化学反应是构筑二维（two-dimensional,2D）功能纳米材料的重要方法,近年来,已经引起越来越多研究者的关注.本综述介绍了近几年来有机分子表面化学反应的几种主要类型,如有机金属配位反应、脱卤反应、脱氢环化、缩聚反应、炔烃偶合等,以及利用超高真空扫描隧道显微镜（STM）等测试手段对反应过程以及所形成的精细结构进行分析,特别是反应后结构中分子的连接方式,如有机金属配位键,C-C键,以及氢键等.     

表面合成异质原子掺杂的石墨烯纳米带

超高真空环境下,通过自下而上的方法原子级精确合成石墨烯纳米带是打开石墨烯带隙的重要方法。合理地设计带有异质原子(如硼、氮、氧等)的前驱体分子可以合成异质原子掺杂的石墨烯纳米带。掺杂的异质原子可以显著地调制石墨烯纳米带的电学、磁学等物理化学性质,并且调控的效果与异质原子的种类、位置、密度等密切相关。本文综述了近些年来利用分子束外延方法,在表面上合成异质原子掺杂的石墨烯纳米带的研究进展,同时对掺杂石墨烯纳米带的应用前景进行了展望。     

Topological-Defect-Induced Superstructures on Graphite Surface

Topological defects in graphene induce structural and electronic modulations.Knowing exact nature of brokensymmetry states around the individual atomic defects of graphene is very important for understanding the electronic properties of this material.We investigate structural dependence on localized electronic states in the vicinity of topological defects on a highly oriented pyrolytic graphite(HOPG)surface,using scanning tunneling microscopy and spectroscopy.Several inherent topological defects on the HOPG surface and the local density of states surrounding them are explored,visualized as scattering wave-related(√3×√3)R30°superstructures and honeycomb superstructures.In addition,the superstructures observed near the grain boundary have a much higher decay length at specific sites than that reported previously,indicating far greater electron scattering on the quasi-periodic grain boundary.     

超高真空下纳米石墨烯磁性及调控

纳米石墨烯在磁学上的优异表现开始获得了更多的关注和研究。由于不饱和电子的存在,磁性纳米石墨烯的湿法化学法合成难度提高,借助超高真空下的表面催化,可以精确地实现将设计好的前驱体分子向磁性纳米石墨烯转变。相较于过渡金属的磁性,纳米石墨烯拥有更高的自旋波刚度、更弱的自旋-轨道耦合作用、更为精细的耦合作用、更长的自旋寿命,使其在自旋电子器件以及基础研究领域拥有很高的研究潜力。由于不饱和电子的存在,提高了湿法化学法合成出磁性纳米石墨烯的难度。近年来,借助超高真空下的表面催化,可以精确地实现将设计好的前驱体分子制备成磁性纳米石墨烯。进一步地,可以利用通过针尖操纵以及将磁性纳米石墨烯进行连接形成二聚体或者磁性链来进行磁性调控和研究。本综述结合近几年超高真空下纳米石墨烯的磁性研究,介绍了纳米石墨磁性的产生和利用超高真空扫描隧道显微技术对其结构和磁性的表征,以及在此基础上对纳米石墨烯磁性的磁序调控。     

石墨烯纳米带的制备与电学特性调控

石墨烯由于其独特的晶体结构展现出了特殊的电学特性,其导带与价带相交于第一布里渊区的六个顶点处,形成带隙为零的半金属材料,具有优异的电子传输特性的同时也限制了其在电子学器件中的使用.因而科研人员尝试各种方法来打开其带隙并调控其能带特性,主要有利用缺陷、应力、掺杂、表面吸附、结构调控等手段.其中石墨烯纳米带由于量子边界效应和限制效应,存在带隙.本综述主要介绍了制备各类石墨烯纳米带的方法,并通过精确调控其细微结构,从而对其进行精确的能带调控,改变其电学特性,为其在电子学器件中的应用提供一些可行的方向.