中国科学家实现世界上最小尺寸的石墨烯“折纸”

       纳米物理与器件实验室高鸿钧院士领导的研究团队在国际上首次实现了原子级精准控制的石墨烯纳米结构折叠，这是目前世界上最小尺寸的“石墨烯折纸”。

中国网/中国发展门户网讯（记者王振红）最近，中国科学院物理研究所高鸿钧院士研究团队的陈辉博士等人首次实现了对石墨烯纳米结构的原子级精准的可控折叠，构筑出一种新型的准三维石墨烯纳米结构，这是目前世界上最小尺寸、原子级精准的、按需定制的石墨烯“折纸”。该研究成果以“Atomicallyprecise, custom-design origami graphene nanostructures”为题，2019年9月6日发表在美国《科学》杂志上。陈辉、张现利和张余洋为共同第一作者，杜世萱与高鸿钧为共同联系作者。美国马里兰大学的欧阳敏教授、范德堡大学的S. T. Pantelides参与了讨论合作。

该结构由二维旋转堆垛双层石墨烯纳米结构与一维的类碳纳米管结构组成。他们通过扫描探针操控技术实现了：石墨烯纳米结构的原子级精准折叠与解折叠；同一个石墨烯结构沿任意方向的反复折叠；堆叠角度精确可调的旋转堆垛的双层石墨烯纳米结构；准一维碳纳米管纳米结构的构筑；双晶石墨烯纳米结构的可控折叠及其异质结的构筑。他们应用扫描隧道谱与第一性原理计算确定折叠石墨烯的纳米结构的精确原子构型与局域电子态结构，发现通过石墨烯“纳米折纸术”得到的准一维纳米管异质结具有不同的能带排列方式。

据悉，基于这种原子级精准的“折纸术”，还可以折叠其它新型二维原子晶体材料和复杂的叠层结构，进而制备出功能纳米结构及其量子器件，研究其新奇物理现象。例如，探索魔角旋转堆垛双层二维原子晶体材料的超导电性、拓扑特性和磁性，以及研究一维异质结的输运性质及其应用等等。该研究工作对构筑量子材料和量子器件（机器）具有重要的科学与技术上的意义。