重庆大学李新禄团队:铆钉石墨烯,解决金属纳米颗粒的牢固负载难题

这些碳纳米洋葱通过共价键钉扎在大面积的碳纳米管/石墨薄膜上,就像铆钉一样钉扎在金属板上,从而解决了金属纳米颗粒在大面积单层石墨烯薄膜上牢固负载的难题,故将该种石墨烯薄膜称之为:铆钉石墨烯

石墨烯薄膜由于其优异的性能及其在柔性电子器件、高频晶体管和逻辑器件等的潜在用途而倍受到国内外研究者的关注。重庆大学李新禄教授点击查看介绍)与美国莱斯大学James M. Tour教授课题组在石墨烯薄膜方面开展国际合作研究,采用化学气相沉积法在网络化碳纳米管增韧单层石墨烯薄膜的表面上原位生长具有核壳式结构的碳纳米洋葱,这些碳纳米洋葱通过共价键钉扎在大面积的碳纳米管/石墨薄膜上,就像铆钉一样钉扎在金属板上,从而解决了金属纳米颗粒在大面积单层石墨烯薄膜上牢固负载的难题,故将该种石墨烯薄膜称之为:铆钉石墨烯(Rivet Graphene),其结构示意图如图1所示。

重庆大学李新禄团队:铆钉石墨烯,解决金属纳米颗粒的牢固负载难题

图1 铆钉石墨烯的结构示意图

铆钉石墨烯薄膜无需聚合物的辅助转移,可以自由漂浮在水面上,表现出优良的光学透明度、导电性以及机械强度,特别是在特定拉伸压缩力下依然能够保持优良的电子/空穴迁移速率。碳纳米洋葱的负载能够显著增大铆钉石墨烯薄膜与金属电极之间的电荷注入和电子传输长度。该项工作为石墨烯基透明柔性电子产品的研发和应用提供了新的思路和作法。

重庆大学李新禄团队:铆钉石墨烯,解决金属纳米颗粒的牢固负载难题

图2. (a)铆钉石墨薄膜自由漂浮于水面的光学照片,四角边缘由黄色标记,该薄膜的制取和转移无需聚合物的辅助,(b)铆钉石墨烯的透射电镜照片。

重庆大学李新禄团队:铆钉石墨烯,解决金属纳米颗粒的牢固负载难题

图3.(a)离子凝胶门控铆钉石墨烯晶体管在PET衬底的示意图。底部左图︰PET基晶体管结构图;底部右图︰PET基晶体管的光学显微镜图片,(b)铆钉石墨烯归一化空穴/电子迁移率与弯曲半径的函数关系图,铆钉石墨烯在2.5% 的压缩和拉伸应力下依旧保持其良好的电子/空穴传输速率,在柔性电子器件中显示出其优异的耐弯曲性能。

该项研究成果以“Rivet Graphene”为题,发表在美国化学学会的《ACS Nano》上。该项研究工作得到了美国空军科学研究基金、国家留学基金委和重庆市自然科学基金的资助。

该论文作者为:Xinlu Li, Junwei Sha, Seoung-Ki Lee, Yilun Li, Yongsung Ji, Yujie Zhao, James M. Tour

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.6b03080

Rivet Graphene

ACS Nano2016, 10, 7307-7313, DOI: 10.1021/acsnano.6b03080

导师介绍

李新禄教授:http://www.x-mol.com/university/faculty/26733

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