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英国曼切斯特大学研究小组通过石墨烯液压“纳米机”获得新型二维材料,为石墨烯基设备商业化奠定基础

2016-08-26 391浏览 标签: 石墨烯英国UMO
项目内容


     2016年7月7日,英国曼切斯特大学University of Manchester通过官网对外宣布一项新的研究成果,石墨烯液压“纳米机”已被证明是能够通过对石墨烯层之间的密封化合物施加巨大压力,而创建新的二维材料。


     石墨烯,世界第一的二维材料,作为目前已知的世上最薄、强度最高、导电性最好且拥有强大灵活性的纳米材料而备受瞩目。新的研究表明,介于两个原子级厚度薄片石墨烯之间的密封分子,创造了由于分子极压而改变了其状态,转换成新的晶体。

     该项目由英国曼彻斯特大学的Rahul Nair教授带领的研究小组承担,相关成果发表于 Nature Communications。作为一项惊人的研究结果展示了创新的二维材料合成方法,创新灵活的二维材料具有独特的性能和优势,且具有广泛的应用前景。

     由于石墨烯材料的独特性能使石墨烯纳米液压成为可能。石墨烯比钻石强,它允许在不破坏石墨烯层的状态下施加在被困分子达到其压力极限。这两个堆叠层可创建一个在被困分子周围的自密封的空间(self-sealing envelope),以遏制被困分子。两层石墨烯之间的压力相当于一辆自行车轮胎空气压力的10000倍。

     Rahul Nair教授对此表示,“由于这种极端的高压和对被困分子的强力约束(large confinement),这些石墨烯外壳相当于一个有效的纳米级可在室温下工作的压力锅。”


项目背景


     石墨烯自从曼彻斯特大学2004年首次发现并分离出来,极大的推动了二维材料家族非凡的性能的发展研究,这些二维材料具有极大的潜力改变传统制造电子,复合材料,电池和其他诸多应用。整个家庭的二维晶体(2D crystals)发现至今,提升了科学界对超越石墨烯原子级别厚度材料的知识和理解。这些新的纳米晶体使科学家们能够为下一代新设备装置和应用的创造更多可能。

     据悉,此项研究之前是在一项2015年英国国家石墨烯研究院(NGI)的研究工作基础上刺激引发开展起来的。此前的研究工作主要围绕着观察 在纳米级状态下(同样两片石墨烯薄片液压下)水分子的变化。当时的研究团队包括英国曼切斯特大学Andre Germ教授课题组,德国乌尔姆大学Ute Kaiser教授课题组和中国科学技术大学吴恒安教授和王奉超特任副研究员等的研究人员。


研究意义和发展趋势


     二维晶体,如氧化铜,氧化镁和氧化钙,此前想要在室温温和条件下合成这类二维晶体是不可能的。通常需要盐溶液(如硫酸铜或氯化镁)在苛刻的温度和压力条件下进行转化反应。石墨烯液压“纳米机”创新的攻破了这一瓶颈。
作为研究论文第一作者的Vasu Siddeswara Kalangi博士对此表示,观察到的效果不限于石墨烯薄片,其他的二维晶体也可以使用。这项研究表明了探索在纳米级使用石墨烯液压机研究高压化学和物理的可能性。
研究二维材料领域内的重点在通过分层出不同原子薄层制造异质的材料和各种异质结器件,例如研究纳米级发光二极管。这项新研究加快原子尺度的研究以及石墨烯器件的商业化。


项目配图


图1石墨烯液压“纳米机”与被困的分子

     动态链接:Graphene hydraulic press delivers new 2D materials

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