科研进展

本文基于密度泛函理论进行理论计算，探索氧化石墨烯上羟基和环氧基的热力学分布。影响氧化石墨烯结构稳定性的关键因素有三个:电子分布、位阻和氢键增强，导致羟基和环氧基在氧化石墨烯的两侧紧密分布。因此，我们提出氧化官能团在氧化石墨烯上的选择性近端分布，并认为岛状氧化区更有利于在氧化石墨烯的实际结构上形成。这种选择性的近似前台阶分布模式有助于解释氧化石墨烯表面的起源和演化，并有助于理解二维单层结构的微观表面化学。

本工作首次报道了通过二元前驱体协同CVD策略在GFF基底上可控生长石墨烯。利用分解效率高的乙炔作为活性炭原料实现石墨烯的快速生长，含氧丙酮则可提高石墨烯层的均匀性和晶体质量。二元前驱体的协同作用实现了石墨烯生长速率的提高同时降低了石墨烯的缺陷密度。设计了二元前驱体分叉引入-合流预混（BI-CP）系统，包括利用高精度注射泵控制液态丙酮的输送、二元前驱体与载气的预混合和汽化、气相传输管线的加热措施和监测单元，实现了前驱体的稳定可控引入。设计的BP-CP CVD系统可实现批次间和批次内GGFF的稳定制备，在热管理应用方面具有巨大的潜力。

该工作构建了石墨烯/电子化合物异质结作为单原子催化剂的载体，用于调节单原子的SRR催化活性。电子化合物表面的电子云转移至石墨烯，然后传递到金属单原子，影响金属活性位点的电子结构和与锂硫分子的结合强度。通过计算吸附能、吉布斯自由能、过电势和Li2S分解势垒，进一步揭示了电子化合物对单原子催化锂硫反应的促进作用。同时构建相应的描述符用以阐明高催化活性的来源。这一研究为锂硫电池电催化剂的理论设计提供了新思路。

本文实现了一种光驱动的水凝胶发射器，它利用嵌入石墨烯悬浮液的光热响应触发的快速液体汽化。这种汽化导致周围水凝胶网络内可观的弹性能量存储，随后在0.3毫秒内迅速释放弹性能量。这些软性水凝胶机器人实现了高速可控发射，并具有可预测的轨迹。

电热冲击技术利用碳纳米结构的高接触电阻产生的高温焦耳热和碳纳米材料的快速热响应，能够在局部区域熔化玻璃纤维，形成碳纳米材料与基体材料之间的强韧机械结合。这种技术不仅保持了玻璃纤维的原始机械性能，而且由于其超快的加热速率（超过1000°C/s），在短短几秒内即可完成纳米焊接过程，对材料的热影响降到最低。此外，电热冲击技术表现出卓越的性能，并且有潜力降低成本，提供了一种连续、超快、能效高且可卷对卷的制造过程，成为跨尺度制造领域中一种有前景的加热解决方案。这项技术的提出，不仅推动了纳米材料在宏观结构中的应用，也为先进复合材料的发展提供了新的制造策略。

石墨烯纳米通道中测得的蒸发通量范围约为0.05 mm/s至0.25 mm/s，比Hertz-Knudsen极限低一到两个数量级。随着温度的升高和通道深度的增加，蒸发通量呈增加趋势。这种温度和通道深度依赖性可以用毛细管蒸发理论来解释。这些实验结果增强了我们对石墨烯纳米通道中滑移流和毛细管蒸发的温度依赖行为的理解，为电子冷却、热驱动能量收集和太阳能海水淡化等各个领域提供了宝贵的见解。

深紫外固态激光装置的受益者，还有中国科学院大连化学物理研究所（以下简称大化所）。深紫外一期项目期间，理化所为大化所定制的深紫外激光源使其发现了石墨烯对催化反应的调控作用、石墨烯对铂金催化表面反应有限域增强效应等不少新现象。

这篇文章通过结合精确的分子合成技术和先进的自旋动力学表征，为石墨烯纳米带在量子技术和自旋电子学中的应用开辟了新的道路。