科研进展

带负电荷的氧化石墨烯（GO）具有丰富的-OH和-COOH基团，是构建阳离子吸附剂的理想载体。通过酰氯化反应，将具有优异锂亲和性的Cyclen与经典光敏分子偶氮苯共价偶联，并负载于GO表面，成功构筑了一种新型共价网络材料（C−ADC@GO）。该材料巧妙地利用偶氮苯在不同光照下的反式和顺式可逆构型转换作为“光控开关”，以动态调节Cyclen笼型空腔的尺寸。

在此背景下，齐鲁工业大学等团队以石墨烯-氮化镓为研究对象，通过原子模拟系统探究界面耦合与层间耦合相互作用对石墨烯界面热输运的影响，结合谱分析技术揭示其热传导机理，为二维器件的热管理设计提供理论依据与设计指导。

本研究系统探究了前驱体压缩扭矩对闪蒸焦耳热转化聚对苯二甲酸乙二醇酯塑料废料制备石墨烯的产率和质量影响规律。研究团队将PET废料与10 wt%炭黑混合，在0.7至7.1 N·m五个扭矩水平下压缩后施加交流电闪蒸处理约8秒，通过产率计算和180组拉曼光谱的统计分析揭示压缩调控机制。核心发现表明，1.5 N·m中等压缩扭矩获得最高产率（31.7 wt%），而1.5-2.9 N·m范围在降低面内缺陷、促进涡轮层堆叠和减少石墨烯层数方面表现最优，为塑料废料高值化利用提供了关键工艺参数。

本研究提出了一种“脉冲焦耳热诱导渗碳”（PJHIC）的非平衡合成策略。该策略利用快速电热冲击（>1300°C，>300°C/s加热速率）在金属基底（镍、钴）中创造瞬态非平衡状态，极大地加速了碳原子的体扩散与析出过程。研究发现，利用快速降温驱动的碳强制析出过程，可实现高达4.5 μm/s的瞬时碳输运速率，从而在61秒内实现了厚度达730 nm的石墨薄膜的垂直生长，速率较传统方法提升了一个数量级。

近日，北京大学集成电路学院王路达和力学与工程科学学院宋柏合作团队在限域输运领域实现突破，以“An ångström-scale Janus aperture as a gas flow rectifier”为题，在Nature Materials期刊发表研究论文。团队结合精密实验观测与高通量理论计算，首次揭示并系统阐释了多种典型气体分子（不同组分、形状、大小）跨石墨烯埃米孔的整流现象，整流比可高达两个数量级。

本研究实现了在纳米尺度（腔体直径可小至30纳米）下石墨烯多型体的完全可逆转换，所需横向剪切力低于1纳牛顿，每次切换能量低于1飞焦耳。其核心创新在于利用图案化的不对齐间隔层在局域腔体内形成稳定的堆叠畴，而在腔体外利用超润滑界面实现低摩擦、长程弹性弛豫。这为设计高密度、低能耗的纳米电子器件和探索堆叠序相关的关联物态提供了全新的平台。

华中科技大学赵文宇研究团队联合日本国家材料研究所等单位首先构建了高迁移率的单层石墨烯器件，采用六方氮化硼进行全封装以获得超洁净电子通道。在器件结构上，设计了全局背栅与局域顶栅的双栅结构，使得背景载流子密度与局部区域载流子浓度可以独立调控。局域顶栅在石墨烯通道中形成一段窄尺度载流子密度“墙”，这一结构成为调制熵波传播的核心单元。