石墨烯變形記：《Nature》報道首次合成鋸齒形邊緣石墨烯納米帶

新一期《自然》雜誌發布了EMPA（瑞士聯邦材料科學與技術實驗室）研究者的一項新技術，他們首次成功製造出具有完美“之字形邊緣”的石墨烯納米帶。電子元器件正在變得越來越小，用矽做半導體材料的傳統方式也逐漸接近了極限瓶頸。而石墨烯由於具有許多不可思議的特性，成為最有可能取代矽而成為新型半導體材料的“選手”。

然而，石墨烯要想被用於製造電子元器件——如場效應晶體管——就必須被“改造”成為一個半導體。為實現這一目標，科學家們進行了持續的探索。早在2010年， EMPA的Roman Fasel與德國馬普高分子研究所的Klaus Müllen、馮新亮等研究人員就發現，通過設計石墨烯的納米結構，使之變形為石墨烯納米帶後，它就具有了類似半導體材料的性質。近日，他們使用新開發的方法首次合成了具有完美之字形邊緣的石墨烯納米帶（ZGNR）。這種石墨烯納米帶隻有幾個納米寬，並且具有精確形狀的邊緣。在邊緣上的電子展示出不同的、並且是耦合的旋轉方向。這種技術將來可以使得“石墨烯納米帶”成為未來應用的電子元器件的新材料。

EMPA的研究人員介紹了怎樣成功地用合適的碳先導分子和一種完美的製程來合成這種石墨烯納米帶。其中，讓“之字形邊緣”沿著納米帶長軸形成特殊的幾何結構這一步非常重要，因為這樣研究者就可以通過調整其幾何結構及邊緣結構，給石墨烯納米帶賦予不同的性能。