借鑒折紙術(shù) 中國科學(xué)家實現(xiàn)最小尺寸石墨烯折疊

我國科學(xué)家借鑒民間的“折紙術(shù)”實現(xiàn)了對石墨烯納米結(jié)構(gòu)的操控。近日，中科院物理所高鴻鈞研究團隊的陳輝博士等人在世界上首次實現(xiàn)了原子級精準控制的石墨烯折疊。這是目前世界上最小尺寸的石墨烯折疊。相關(guān)成果日前發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。

在民間有一種“折紙術(shù)”。人們通過精妙的手法，把簡單的二維紙張變成豐富多彩的三維結(jié)構(gòu)。受這種藝術(shù)的啟發(fā)，折疊操縱經(jīng)常被巧妙地用在很多科學(xué)技術(shù)前沿領(lǐng)域，用來構(gòu)筑形狀與功能各異的結(jié)構(gòu)、器件甚至機器，例如生物學(xué)領(lǐng)域可以將DNA單鏈折疊成復(fù)雜的二維形狀的方法等。在宏觀尺度下，受折紙術(shù)的啟發(fā)，科學(xué)家已經(jīng)能夠構(gòu)建出石墨烯功能器件甚至機器模型。理論預(yù)測發(fā)現(xiàn)，在原子尺度，通過對石墨烯的彎曲折疊，可以構(gòu)筑出具有新奇電子學(xué)特性的納米結(jié)構(gòu)。

陳輝博士等人實現(xiàn)了對石墨烯納米結(jié)構(gòu)的原子級精準的可控折疊，構(gòu)筑出一種新型的準三維石墨烯納米結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)由二維旋轉(zhuǎn)堆垛雙層石墨烯納米結(jié)構(gòu)與一維的類碳納米管結(jié)構(gòu)組成。這項工作在國際上首次實現(xiàn)了世界上最小尺寸的、原子級精準控制的、可以按需定制的石墨烯折疊。

陳輝說，基于這種原子級精準的“折紙術(shù)”，還可以折疊其他新型二維原子晶體材料和復(fù)雜的疊層結(jié)構(gòu)，進而制備出功能納米結(jié)構(gòu)及其量子器件，研究其新奇物理現(xiàn)象。這項研究對構(gòu)筑量子材料和量子器件（機器）具有重要的科學(xué)與技術(shù)上的意義。

探索新型低維碳納米材料及其新奇物性一直是當今科技領(lǐng)域的前沿科學(xué)問題之一，相關(guān)研究曾于1996年和2010年兩次獲得諾貝爾獎。 （記者李大慶）