2009年6月10日
来自美国的工程师宾夕法尼亚大学Sandia国家实验室和Rice大学已经证明了在石墨烯衬底上通过简单的组装过程形成互连的碳纳米结构，该组装过程涉及使用电流将几层石墨烯片加热至升华，这可能最终导致构建集成碳基器件的新范式。
弯曲的纳米结构，如碳纳米管和富勒烯，具有非凡的性能，但在合成后拾取、处理和组装成器件非常具有挑战性。宾夕法尼亚大学材料科学家Ju Li和Sandia科学家黄建宇（Jianyu Huang）提出了一个新想法，利用石墨烯（一种原子状的薄二维薄片）在切开开放边缘后很容易弯曲的事实，构建直接集成在石墨烯上的弯曲纳米结构，然后可以与其他开放边缘永久熔合，就像水管工连接金属配件一样。欧洲杯足球竞彩
在电子显微镜内进行的实验中使用的“刀”和“焊炬”是来自纳米工厂扫描探针的电流，产生高达2000°C的热量。在对几层石墨烯施加电流后，他们观察到许多相互连接的弯曲碳纳米结构的原位生成，例如“分数纳米管”状石墨烯双层边缘，或BLEs；石墨烯上的双环相当于“反量子点”；以及连接多层石墨烯的纳米管组装。
值得注意的是，研究人员观察到，升华过程中形成的石墨烯边缘99%以上是弯曲的BLE，而不是平坦的单层边缘，这表明BLE是石墨烯中的稳定边缘，这与基于对称性考虑和能量计算的预测相一致。该理论还预测，这些BLE或“分数纳米管”具有其自身的新特性，可能在器件中得到应用。
这项研究发表在最新一期的《美国国家科学院院刊》上。制作这些纳米结构的短片可以在欧洲杯线上买球www.youtube.com/user/欧洲杯足球竞彩MaterialsTheory.
李和黄利用电流热和高分辨率透射电子显微镜观察了这些相互连接的碳纳米结构的形成。电流一旦通过石墨烯层，就会改善石墨烯的结晶质量和表面清洁度，这对器件制造都很重要。
几层石墨烯（如10层堆叠）的升华优于单层石墨烯的升华。在几层石墨烯中，各层自发地融合在一起，在一个或两个导电的延伸石墨烯片的顶部形成纳米结构。
在加热过程中，扁平石墨烯片和形成的自包裹纳米结构（如双层边缘和纳米管）都具有独特的电子特性，对器件应用非常重要。工程师们面临的最大障碍是如何控制这些纳米结构的结构和组装，以便更好地利用碳的特性。自组装新型碳纳米结构的发现可能会绕过这一障碍，并导致基于石墨烯的电子器件的新方法。
研究人员通过焦耳加热使多层石墨烯升华，使得材料边缘的碳原子在热力学上有利于逃逸到气相，在固体石墨烯上留下新暴露的边缘。剩余的石墨烯边缘卷曲，通常焊接在一起形成气泡。研究人员将这一行为归因于大自然减少毛细能量的驱动力，即单层石墨烯开放边缘上的悬垂键，以增加弯曲能量为代价。
宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院材料科学与工程系副教授李说：“这项研究表明，直接在平面石墨烯上制作和集成弯曲的纳米结构是可能的，平面石墨烯具有延展性和导电性。”。“此外，它还证明了多个石墨烯片可以有意互连。管道的质量非常高，比迄今为止人们用于与碳纳米管电接触的任何材料都好。我们目前正在研究石墨烯双层边缘、可折叠环和纳米管的基本性质不可分离的连接。”欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球
这项研究由宾夕法尼亚大学的李和梁琪、桑迪亚集成纳米技术中心的黄建宇和卢平以及莱斯大学机械工程和材料科学系的鲍里斯·亚科布森（Boris I.Yakobson）进行。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球
它由国家科学基金会、空军科研办公室、本田研究所、能源部和海军研究办欧洲杯线上买球公室支持。