科研进展

一种两步法多壁碳纳米管（MWCNT，T）/石墨烯（G）组装体系（记为T2G1，T:G质量比为2:1），其中先引入碳纳米管再引入石墨烯，从而构建出连续的导电且机械性能优异的网络。相比之下，反转组装顺序（G2T1）会导致导电路径碎片化，且结构稳定性较差。多尺度分析（包括横截面电阻映射和结构表征）表明，优化后的基体可促进均匀的电荷传输，并抑制循环过程中的结构退化。

微观增强机理：石墨烯C-C共价键结合稳定、碳原子质量小，可提升体系声子传播速度；合理调控石墨烯结构能够减少界面散射、延长声子平均自由程，形成连续高效导热通路，快速疏导电弧堆积热量。

该研究首次从理论计算上清晰地阐明了石墨烯缺陷是TiO₂/石墨烯复合物形成共价键、进而提升光催化活性的关键驱动力。这一发现不仅解释了大量实验结果，更为理性设计高性能碳基光催化复合材料提供了原子层面的指导——通过引入和调控石墨烯中的缺陷，有望“定制”出更高效的界面结构。

团队提出了“态密度剪刀”理论，实现对单电子量子态的工程化操控。“我们把椅子搬走了。”周鹏开玩笑说。电子想在存储层“安家”，需要一个能待的位置，就像一个人要坐下，得先有一把椅子。团队做了一件巧妙的事：利用石墨烯独特的态密度分布，如同挥动一把“剪刀”，精准搬走房间里的某一把“椅子”。电子进入后找不到对应的位置，这个电子对应的量子态也就被选择性“裁去”。这不仅让单电子存储有了理论支撑，更让单电子量子态由过去的“偶然看见”，变成了今天的“精准操控”。

本文围绕金属衬底在二维材料制备中的关键作用，系统回顾了近年来该方向取得的突破性进展，梳理了单元素及二元化合物二维材料在不同金属衬底上的制备方法、结构调控与生长机理。基于金属衬底的二维材料制备方法，不仅为拓展二维物性研究提供了丰富的物质平台，也为其器件应用奠定了可靠的材料基础。充分利用金属衬底与二维材料间的相互作用，有望推动该领域从基础研究迈向器件应用的崭新阶段。

在本研究中，优化的rGSCS-2复合气凝胶具有良好的力学性能和生物相容性。组装好的rGSCS-2传感器在1000次压缩循环中表现出优异的循环稳定性，响应时间为64毫秒，恢复时间为65毫秒。其检测限极低，仅为14.5帕，能够检测到人类面部各种细微的动作。受颞下颌关节紊乱（TMD）临床触诊的启发，设计了一种耳塞状的 rGSCS-2 传感检测系统，该系统可紧密贴合人体外耳道以检测颞下颌关节（TMJ）的运动。

该工作建立了一个模块化的生物传感平台，将昆虫嗅觉受体的分子选择性与石墨烯基传感器的卓越灵敏度相结合。MhOR5-gFET生物传感器在生物技术、诊断和生物监测方面具有巨大的应用潜力。

通过调控Cu/Ni(111)合金中镍的含量，可促进石墨烯高取向性外延生长，实现大面积单晶单层石墨烯的可重复制备。实验结果表明，所得单晶石墨烯具有良好的单晶性和电学性能，Cu/Ni(111)合金衬底可循环使用，有助于降低制备成本。该工作为高质量单晶石墨烯的标准化制备和推广应用提供了可参考的技术方案，也为六方氮化硼等其他二维材料及其异质结构的外延生长提供了一定借鉴。