科研进展

本研究通过在其紧邻位置（1纳米间距）设置石墨栅极，实现了石墨烯电子品质的突破性提升。这种邻近筛选使电荷不均匀性降低两个数量级，降至约10⁷ cm⁻²量级，并将电势波动限制在1 meV以内。量子迁移率达到10⁷ cm²V⁻¹s⁻¹，较最高质量半导体异质结构提升一个数量级，输运迁移率则与之持平。

科研人员借此灵感，在先前研发的氧化石墨烯（GO）膜的基础上，利用“氨基功能化氧化石墨烯（NGO）”造了一张“仿生膜”。膜内部层层堆叠的纳米通道，就像分子级的高速通道，原料分子在里面有序穿梭，遇到膜内分布的碱性催化位点，快速完成化学反应。

本文研究了基于悬浮石墨烯纳米卷（GNSs）的电驱动偏振纳米光源。研究团队通过外部电场和器件结构设计实现了对GNSs发射的调制。GNSs展现出从红外到可见光范围的广泛可调谐发射光谱，并且具有超普朗克辐射效应，这种效应源于低维纳米结构中的增强吸收。

研究团队利用碳二聚体的独特化学性质，在Cu(111)箔材上实现了>98%晶格取向一致性的石墨烯生长，即使在高成核密度（104/mm2）下仍能保持高度有序。通过优化卷对卷（R2R）CVD工艺，团队成功将石墨烯生长速度提升至500毫米/分钟，并制备出米级单晶石墨烯薄膜。这一突破为石墨烯的工业化生产提供了全新路径。

通过插层水合海藻酸钙（CaAlg）到GO膜中，利用其水合链自发伸展特性，实现了层间距的亚埃级（<1Å）精密调控。CaAlg插层GO膜（CaAlg-I-GO）的层间距可在6.84–10.73 Å范围内线性调节，对有机分子的截留率高达99%，并展现超高选择性（分子尺寸差1.9 nm时选择性达463）。该膜脱水后可快速恢复层间距，长期存储性能稳定，且因Ca²⁺与GO形成配位键，抗拉强度提升至410 MPa，在错流过滤中表现出卓越稳定性。

Cu 和石墨烯之间的热界面优化是通过磁控溅射 GF 上镀一层薄 Cu，然后在真空中用两个 Cu 箔热压缩中间的 Cu 涂层 GF 以致密化夹层结构来实现的。由于 Cu 和石墨烯之间的原子致密界面热耦合，Cu/GF/Cu 复合材料的面内热导率（k）接近 GF 和 Cu 的线性组合所预测的理论值。所得的体积分数为 66.7%的 Cu/GF/Cu 复合材料具有 805.8 W m−1 K−1 的显著 k，是 Cu 值的两倍多，在模拟热源上表现出优于裸 Cu 板的热扩散能力。这项工作提出了一种实用的策略，以制备高导热系数 Cu/GF 复合材料，以实现高效的热管理。

通过堆叠镍钼（Ni-Mo）合金箔，利用自主搭建的焦耳加热系统形成平坦液态合金熔体，并在生长后刻意蒸发镍组分形成多孔基底，从根本上削弱了冷却过程中基底与石墨薄膜的相互作用，成功制备出镜面般光滑、仅含微量纳米级褶皱的大晶粒石墨薄膜。该方法不仅使薄膜晶粒尺寸达到毫米级（超越商用热解石墨20倍），实现形状尺寸精准调控，更测得接近单晶石墨的理论性能：电导率高达2.25×10⁴ S/cm，面内热导率达2034 W/m·K，宏观样品杨氏模量（969 GPa）与抗拉强度（1.29 GPa）均刷新人工石墨纪录。