科研进展

利用全原子分子动力学模拟和自由能计算，系统揭示了多层Janus石墨烯纳米孔中层间耦合对离子传输的调控机制，发现了熵效应在稳定能谷及促进离子定向迁移中的关键作用，为高性能纳米流体器件的设计提供了新的热力学理论依据。

在这项研究中，研究人员提出了一种生物启发的自由空间架构工程策略，在石墨烯基纤维纺织品中程序化构建分层孔腔结构，实现了宽带电磁吸收与热管理功能的集成。通过多轴湿法纺丝和定向干燥技术，制备了两种仿生纤维体系：仿北极熊毛发的还原氧化石墨烯/银纳米线中空纤维（RAHF）和仿分形拓扑结构的还原氧化石墨烯/MXene/聚乙烯醇气凝胶纤维（RMAF）。

设计并制备了α-MoO3极化激元晶体与石墨烯的异质结电学器件。该结构巧妙结合了二维范德华材料α-MoO3所具有的低损耗、各向异性声子极化激元特性，以及石墨烯优异的电学可调性，实现了对光传播行为的主动调控。团队首先在α-MoO3上刻蚀出周期性纳米孔阵列，形成声子极化激元晶体，再与单层石墨烯堆叠形成异质结。通过施加背栅电压调控石墨烯的载流子浓度，即可改变其费米能级（EF）与光学性质，从而连续、动态地调制整个异质结构的光学行为。

新加坡国立大学发明了一种有效掺杂石墨烯的新方法，用于晶圆级生产基于石墨烯的电子器件。它描述了石墨烯的有效表面转移空穴掺杂，具体例子是使用热蒸发的MoO3薄膜对SiC晶圆上的外延石墨烯（EG）进行表面转移空穴掺杂，这是一种化学和空气稳定的掺杂剂。通过在上面沉积MoO3薄膜，已经成功证明了在4H-SiC（0001）上热生长的EG的有效表面转移p型掺杂。

本研究提出了一种简便的制备方法，并成功利用飞秒激光诱导加工技术合成了基于石墨烯的复合材料LINFMG。该材料具有蜂窝状网络结构，其层状孔壁表面分布着NiFe₂O₄和MXene颗粒。该三元复合体系通过丰富的异质界面实现电磁波高效衰减。

实验采用高迁移率范德华异质结，以双层石墨烯为活性二维层，上下分别封装六方氮化硼（hBN）作为介电层，最外侧为石墨栅极，形成“三明治”结构。通过电子束光刻与反应离子蚀刻技术制备了宽度仅40纳米的栅极沟道，构建了由八个独立栅极调控的Fabry–Pérot干涉仪。在10 mK超低温和12 T强磁场下运行，通过精密调控栅极电压与磁场，实现Aharonov–Bohm干涉与统计相位测量。

近期的三项代表性研究工作，分别从原子尺度摩擦测量、纳米机电调控实验以及机器学习力场分子动力学模拟的角度，系统梳理了纳米限域下二维水/冰的结构有序化、公度性及其对超润滑输运、铁电极化和相行为的影响。

该研究成功开发了自连接Janus型石墨烯气凝胶相变复合材料，通过双层结构设计实现了主动热调控与被动热防护的有机结合。超小孔结构赋予材料高相变材料负载率和优异循环稳定性，自源界面连接技术有效降低了层间热阻，解决了传统复合材料界面结合弱的难题。

本研究开发了一种Janus结构聚乙二醇/还原氧化石墨烯水凝胶三维太阳能蒸发系统，用于高效海水淡化和废水净化，以缓解日益严重的淡水资源短缺与污染问题。