科研进展
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新型双掺杂纳米石墨烯,同时实现激光发射与离子响应
正如作者在文章中所言:“这种后磷化策略及其研究发现,将激发硼/磷杂环化学与材料的研究”。通过精准调控磷原子的引入数量和位置,研究人员实现了对纳米石墨烯能级、芳香性、发光颜色乃至ASE波长的系统性调控。而P=O到P=S的转化,则为材料赋予了动态可调的离子识别功能,这在传感、分子识别和智能材料领域具有潜在应用价值。
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韩国岭南大学Misook Kang:氮缝合还原氧化石墨烯 / 石墨双层负极:用于加速锂离子传输与界面电荷调控
该研究开发氮缝合 rGO 作为石墨负极的主动型电荷调控缓冲层,通过分子缝合重构石墨烯网络,实现对表面缺陷、氮活性位点的协同调控。缓冲层能够完成锂离子预吸附与预去溶剂化,大幅加快锂离子输运,同时抑制电解液分解,形成薄且稳定的 SEI 膜。改性双层负极不仅实现 20 C 高倍率快充,还拥有 97.1% 的 500 周容量保持率。原位谱学与理论计算共同揭示氮介导的锂离子预相互作用,建立 “吸附‑迁移‑扩散” 的完整输运模型。该界面改性策略无需对石墨本体进行复杂改造,为下一代快充石墨基锂离子电池的界面设计提供可借鉴的普适思路。
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中科院新疆理化所《Adv Sci》:经过石墨烯改性的背面界面,使基于金属箔的高效柔性CZTSSe太阳能电池成为可能
研究在钼箔/Cu2ZnSn(S,Se)4(CZTSSe) 背接触处引入了一层超薄双层石墨烯中间层。其原子级薄且化学惰性的特性,提供了一个连续的模板,使吸收层的生长在一定程度上脱离了基底粗糙度和界面化学活性的影响。
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东南大学《Small》:大规模生产高性能石墨烯导电油墨,用于可穿戴电子设备和柔性机器人等
研究报道了一种基于剪切辅助界面剥离的策略,用于大规模生产高性能石墨烯导电油墨。
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《ACS Appl. Nano Mater.》:用于纳米电子器件集成的转移后石墨烯纳米带的原子尺度成像
本研究采用低温 STM/STS 表征经无聚合物湿法转移至外延石墨烯(EG)与准自由态外延石墨烯(QFEG)上的9原子宽扶手椅型GNRs,发现扶手椅型GNRs转移后结构保持完整,而边缘拓扑扩展或改性的GNRs则出现显著变化乃至部分解体;STS还揭示GNRs与石墨烯衬底间存在费米能级对齐差异,是优化载流子注入效率的关键。该研究建立了光学系综测量难以发现的转移后结构损伤检测框架,为原子级精确GNRs可靠集成到下一代纳米电子与光电器件铺平了道路。
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印度比尔拉理工学院《Mater. Adv》:基于纸张和布料的可持续掺杂石墨烯,用于微型超级电容器
研究提出了一种制备硼掺杂激光诱导石墨烯(BLIG)的新方法,用于开发夹层式超级电容器。该方法在提升超级电容器电极电化学性能的同时,还促进了纸张和织物等通常被丢弃的材料的再利用。该工艺通过前驱体对基底进行改性,并利用激光雕刻将其转化为BLIG。
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浙理工《ChemSusChem》:共价交联石墨烯电极材料,用于高性能超级电容器
研究筛选出一种具有四个羰基和共轭主链的独特分子(DAPTO),并通过一步水热法将其成功引入还原氧化石墨烯(rGO)片层中。该策略有效抑制了rGO的重新堆叠,同时提供了丰富的赝电容活性位点。
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《Nano Lett》:两片扭转石墨烯边缘构成的可动态调谐隧穿结
这项工作成功搭建了间隙可动态调节的石墨烯‑石墨烯边缘隧穿结。区别于传统静态石墨烯纳米间隙,这套结构可以精准改变缝隙宽度,间隙没有基底遮挡,分子能够直接穿过缝隙,很好适配单分子电学表征、生物传感、DNA 直接电测序的使用需求。
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Adv. Photon. | 南开大学陈志刚教授联合团队:应变调控,光子石墨烯高阶拓扑物性研究的新手段
该团队发现,沿不同方向施加单轴应变,能够促使HCL体系发生半金属-绝缘体相变;此外,该团队还研究了不同边界截断方式对边界态形成的作用机制,并首次探讨、研究了石墨烯作为高阶拓扑绝缘体 (HOTI) 最简模型的可能性。
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ACS Photonics:面向单通道与多通道高速数据传输的波导集成石墨烯-等离激元光电探测器
团队提出一种谐振式锯齿形等离激元增强的波导集成石墨烯光电探测器:通过等离激元谐振器增强石墨烯中的光-物质相互作用并促进光生载流子抽取,器件在L波段实现155 GHz的3 dB带宽与超过200 mA/W的响应度。作为独立探测器,采用强度调制/直接检测直接接收强度调制信号,单通道线速率达192 Gbit/s。为验证平台的可扩展性,团队进一步将8个此类探测器与低串扰硅光1×8阵列波导光栅共集成,构成波分复用接收机,聚合线速率达816 Gbit/s。
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山东大学王志宁团队WR|石墨烯调控水凝胶膜蒸馏膜:同时抗污染、润湿与结垢
分子模拟表明,石墨烯充当了PVA和TA之间的“桥梁”,增强了网络致密性和结构完整性。更重要的是,该膜使CaSO₄粘附在热力学上变得不利(界面自由能由负转正),从而实现了卓越的抗结垢性能。在处理含有油、表面活性剂和高浓度硫酸钙的复杂盐水时,该膜能稳定运行,脱盐率保持在99.9%。此外,在处理真实的垃圾渗滤液和油田采出水时,该膜也展现出超过300-400小时的长期稳定性。
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金刚石表面“长出”石墨烯,共价键合异质结实现新突破
近期,德国锡根大学姜辛教授与齐鲁工业大学盖志刚研究员共同通讯,报道了一种利用热电子辐照在金刚石(111)面上制备共价键合石墨烯(0002)/金刚石(111)异质结的策略。与透射电镜中keV级聚焦电子束不同,该方法采用热灯丝发射的低能热电子,在低压氢气氛围下经正偏压加速射向金刚石衬底,提供大面积、均匀的近表面能量输入与可控热场。
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西湖大学徐水钢团队Phys. Rev. Lett.: 魔角转角三层石墨烯中的重费米子相图
在此研究中,作者展示了魔角转角三层石墨烯中电可调的重费米子相图,这是通过位移场控制局域平带电子与巡游狄拉克电子之间的近藤杂化来实现的。研究结果揭示了从反铁磁半金属到顺磁重费米子金属的连续量子相变。在量子临界点处,观察到有效质量发散和费米面重构。这一高度可调的平台为研究重费米子物理提供了前所未有的调控能力,将莫尔异质结构确立为在二维极限下探索关联量子相(包括潜在非常规超导电性)的多功能平台。
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缪峰、程斌团队理论结合实验揭示转角石墨烯中近邻诱导自旋轨道耦合调控规律
莫尔超晶格为研究能带拓扑与强电子关联的交织提供了高度可调的量子平台。在转角石墨烯体系中,平带带宽可以小到与库仑相互作用能标相当,从而孕育出关联绝缘体、非常规超导以及自发对称性破缺等丰富的量子物态。这些平带往往携带非平庸的能谷陈数,一旦自发的味极化打破时间反演对称性,便会形成关联陈绝缘体这一兼具非平庸拓扑与强关联特性的新奇物态,其受拓扑保护的无耗散手性边界态有望成为未来低功耗电子器件的全新信息载体。
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Laser & Photonics Reviews:2 μm 与 1.5 μm 波段高速集成石墨烯-硅槽波导电吸收调制器
研究团队演示了首个集成的石墨烯-硅槽波导 2 μm 波段电吸收调制器,兼具大带宽、低损耗、紧凑尺寸、稳健工作与高调制效率。这些优势源于槽波导结构、双层石墨烯的部分交叠以及改进的高质量大面积石墨烯转移工艺——它们在增强光-石墨烯相互作用的同时,通过降低电容拓宽了调制带宽。器件在 2 μm 与 1.5 μm 波段均展现出高速性能,实测带宽分别超过 40 GHz 与 70 GHz(均受测试系统限制),而计算带宽有望进一步扩展至 150 GHz。