美国物理学家发现蜿蜒边界可能会强化石墨烯
来源:爱集微 发布时间:2015-02-07 分享至微信


  片层相遇的地方,原子间正常排序被打乱。因此,为了形成一个连续的石墨烯平面,原子间结构必须调整。调整后形成一个界面,由不规则排列的五原子环和七原子环构成,弥补取向角的改变。

  莱斯实验室的理论物理学家Boris Yakobson通过计算,得出七个碳原子的环状结构会成为降低石墨烯强度的位置。但莱斯大学的新研究显示,在某些情况下,蜿蜒的界面会起到多晶的强化作用,几乎与原始石墨烯强度相同。

  根据莱斯大学科学家的计算,石墨烯中周期性的界面可能会提高其强度和半导体特性。

  同时,根据论文里的描述,它们也可以形成一个“足够大的电子运输缺口”,或称为能带隙。完美的石墨烯可以快速传输电,但是电子设备需要具有能控制电流开始和停止特性的材料,这类材料被称为半导体。从石墨烯(和其他二维材料)中,获得类似半导体特性是一个重要目标。

  发表在先进功能材料期刊的文章提到,Yakobson和Zhuhua Zhang的博士后研究小组发现,在某个角度上,这些“蜿蜒”的界面会释放那些可能弱化片层的应力。

  “如果界面附近的应力被降低,石墨烯的强度会提高,” Zhang说,“但只适用于蜿蜒的界面。”

  Yakobson和他的团队计算了晶界的机械强度,来确定它们彼此如何影响:哪些地方边界倾向于连接,在拉力作用下,哪些位置会断裂。界面可以通过形成位错对环,来降低石墨烯片之间的界面能。对环通过一个碳原子从六原子环的位置移动到相邻环的位置,形成一个五原子环和一个七原子环。

  有时畴的角度决定是形成蜿蜒的界面还是平直的界面。通过模拟这些蜿蜒的界面,Zhang和他的同事们计算它们的抗拉强度和带隙特性。他可以确定在哪些地方是周期性的,即当它们的形状沿边界的长度方向重复时,这种特性适用于整个多晶片。

  值得注意的是,他所模拟的能量“择优”蜿蜒界面,对于对称边界来说,是一个近乎完美的匹配。透射电镜图像显示带有近似位错排列的原子晶界结构。观测到的几百个环里,只有一对环与不在原位,可能是由显微镜的电子束辐照引起的畸变。

  根据莱斯实验室的预测,科学家将必须解决如何得到这种具有精确偏差的多晶石墨烯,但这是很难做到的事。

[ 新闻来源:爱集微,更多精彩资讯请下载icspec App。如对本稿件有异议,请联系微信客服specltkj]
存入云盘 收藏
举报
全部评论

暂无评论哦,快来评论一下吧!