科研进展

作者介绍了一种在双层石墨烯中构建的人工Kagome超晶格，通过对介电衬底进行纳米图案化处理，形成精确定义且可静电调控的周期势场。磁输运测量结果显示，在中等强度超晶格势场作用下，体系涌现出堆叠式相关绝缘态，这是Kagome诱导平带内强电子-电子相互作用的特征。随着温度升高，这些相关能隙逐渐坍缩，标志着相互作用驱动态的热抑制效应。连续模型计算证实了多个平带微带的形成，并复现了观测到的能带重构演化过程。我们的研究结果表明，介电图案化石墨烯超晶格可作为超越莫尔体系的鲁棒可控架构，用于实现平带诱导的相关现象。

为了增强氢气选择性，将石墨烯纳米带（GNRs）引入 ZIF-8 填料中，形成了一种有利于氢气传输的物理限域结构。将这种金属-有机框架（MOF）/GNR 填料嵌入聚酰亚胺（PI）基质后，所得膜比纯 PI 膜具有更高的 H₂ 渗透性（298 Barrer，+40%）和 H₂/N₂ 选择性（15，+25%）。特别地，所制备的不对称膜在 35°C 时实现了 212±45 GPU 的 H₂ 渗透率和 19±2 的 H₂/N₂ 选择性。

本研究提出了一种基于真空下近熔融转移新技术，成功实现了超洁净、无损伤的Gr/h-BN超晶格的可控制备。通过宏观基底对准技术，实现了不同扭转角的多层结构，具有优异的界面质量、平整表面和精确角度调控。理论分析揭示，Ge基底在接近熔点时Ge-Ge键振动，削弱了材料与基底的结合力，从而实现高效、洁净的转移。实验与理论结合验证了该方法在调控电子结构和非线性光学性能方面的潜力。该工作为大规模转角二维异质结构的制备提供了新路径，对探究转角石墨烯/氮化硼的电子与光电性质具有重要意义，并为转角电子学的应用奠定了材料基础。

突破了消除缺陷提升金属导电性的传统认知，提出将晶格缺陷转化为导电优势的反向策略。通过异质界面辅助塑性变形在铜中形成大量严重晶格畸变缺陷，利用冷拔和退火过程中石墨烯与铜热膨胀系数失配而产生的内部巨型局部应力，显著抑制了电子-声子耦合、减少声子致电子散射，使铜在室温下获得>110% IACS的电导率（等效10GPa高压效果）；该方法制备的石墨烯-铜（Gr-Cu）复合线材还兼具高力学强度、高载流能力、低密度等优势，且无需极端外部条件，为高性能金属导体研发提供了可拓展方案，研究还证实了晶粒细化并非必然降低导电性。

研究人员先将石墨烯或 hBN 转移到 SiO₂/Si 基底上，再通过 CVD 让前驱体“钻进”盖层与基底之间的纳米夹层，在这里完成二维材料的成核和生长（图1a）。在这个受限空间里，前驱体只能沿着晶体边缘原位拼接，而无法像开放环境那样在表面继续“叠层”，从源头上抑制了多层生长。

该材料以石蜡（PW）为相变核心，生物启发型气凝胶为限域骨架：GOX 气凝胶为各向同性多孔网络，v-rGOX 气凝胶为垂直取向还原氧化石墨烯通道，经黄原胶（XG） fibril 强化后，兼具结构稳定性与定向导热能力。这种双体系设计使材料具备卓越综合性能：热整流方面，GOX@PW/v-rGOX@PW 双层器件在 13℃温差下热整流比达 2.4-2.6，实现 “单向导热” 二极管效应；导热性能方面，v-rGOX@PW 的面内热导率达 1.65 W/(m・K)，是纯 PW 的 8 倍；储热性能方面，相变焓值 166-171 kJ/kg，300 次循环后储热 retention 率 96-98%，无泄漏现象；实际应用中，作为 CPU/GPU 热界面材料，可使峰值温度降低 13℃，冷却效果显著优于商用材料。

本研究采用温和的液相剥离技术，成功制备了一系列的二维氟化石墨烯材料。该方法在保持材料的高几何各向异性比（＞103）的同时，有效抑制了剥离过程中的脱氟与氧化（图1）。氟化石墨烯氟碳比最高为1.12，其光学带隙高达5.5 eV，有效确保其在220-400 nm深紫外波段透光率高于50%。

本研究通过TOS掺杂石墨烯的创新策略，成功解决了传统相位调制器“调制效率-光学损耗”的核心权衡问题，实现了近无损、高效率的二维半导体相位调制器。核心成果包括：①开发了一种可使石墨烯在电信波段近透明的掺杂技术，吸收率降至<0.05%；②构建了“WS2/hBN/TOS/Gr/SiN”异质结构调制器，Vπ·L=0.202 V·cm，消光比变化0.08 dB；③验证了二维材料与硅光子平台的高效集成方案，兼容CMOS工艺。该成果不仅在性能上超越了现有所有二维材料调制器，更重要的是为二维材料在光子学领域的实用化提供了可行路径。

研究报道了基于高伸展性微孔碳纳米管/石墨烯/热塑性聚氨酯复合薄膜的伸展/温度敏感型（S/T-S）和压力敏感型（P-S）电子皮肤。在 ε 变形率为 0%–340% 和 340%–480% 的范围内，S/T-S 电子皮肤的应变系数（GF）分别为 12.19 和 635.03。此外，预拉伸处理显著提升了其在拉伸-释放循环中的重复性。压力-拉伸型电子皮肤在5–20,005 Pa压力范围内具有1.79 kPa⁻¹的应变系数。凭借卓越性能，该电子皮肤被集成至仿生蛙舌结构，实现环境温度、伸缩及触觉信号检测。同时提出基于机器学习的足部姿势分析系统，其识别准确率高达96.2%。