最小浴缸尺寸_中国科学家首次实现全球最小尺寸的石墨烯折叠，原子级精准控制

经过多年研究，中国科学家首次实现了石墨烯折叠的原子级精确控制，这是目前世界上最小的石墨烯折叠，对量子材料和量子器件的构建具有重要意义。相关结果昨天发表在国际学术期刊《科学》上。

二维石墨烯晶格结构被认为是许多其他碳纳米结构的母体材料。例如，一维碳纳米管可以通过沿一定方向卷曲石墨烯结构来形成，富勒烯可以通过将具有五元环和七元环的石墨烯结构弯曲成球形结构来形成。

石墨烯在未来纳米器件中的应用需要构建具有三维形貌和精确复杂性的新型功能化石墨烯纳米结构。目前，在单原子水平上准确构建和调整石墨烯基低维碳纳米结构仍然面临巨大挑战

“折纸”是将纸张折叠成各种特定形状和图案的艺术。艺术家们已经通过微妙的方法将简单单调的二维纸张变成了多彩的三维结构。受这一艺术的启发，

折叠操作经常被巧妙地运用于许多前沿科学技术领域，以构建具有不同形状和功能的结构、装置甚至机器，如生物学领域将脱氧核糖核酸单链折叠成复杂二维形状的方法等。

在宏观尺度上，受折纸术的启发，科学家已经能够构建石墨烯功能器件，甚至机器模型理论预测表明，通过在原子尺度上弯曲和折叠石墨烯，可以构建具有新颖电子特性的纳米结构。然而，石墨烯弯曲结构的电子性质容易受到诸如局部空位、增加的原子、边界等缺陷的影响。在单原子尺度上精确折叠石墨烯，尤其是根据特殊需要沿特定方向折叠石墨烯，极具挑战性

近日，中国科学院物理研究所/北京国家凝聚态物理研究中心高鸿钧研究小组的陈晖博士等人首次实现了石墨烯纳米结构的原子级精确可控折叠，构建了一种新的准三维石墨烯纳米结构。该结构由二维旋转堆叠双层石墨烯纳米结构和一维碳纳米管样结构组成他们意识到:

1。扫描探针操作技术实现石墨烯纳米结构的原子精确折叠和展开:

2。同一石墨烯结构在任何方向的重复折叠；

3。堆叠角度精确可调的旋转堆叠双层石墨烯纳米结构；

4。准一维碳纳米管纳米结构的构建；

5。双晶石墨烯纳米结构的可控折叠和异质结的构建

他们应用扫描隧道光谱和第一性原理计算和确定折叠石墨烯纳米结构的精确原子构型和局部电子态结构，发现石墨烯“纳米折纸”获得的准一维纳米管异质结具有不同的能带排列。

带来原子精确石墨烯折纸构建三维石墨烯纳米结构

带来折叠方向的精确控制，

带来角度连续可调的旋转堆叠双层石墨烯的构建带来手性结构和电子态

带来一维类碳纳米边界结构的构建基于这种原子级精度的“折纸”，还可以折叠其他新型二维原子晶体材料和复杂的叠层结构，从而可以制备功能纳米结构和量子器件，并且可以研究新的物理现象。以

为例，探讨了魔角旋转堆积双层二维原子晶体材料的超导性、拓扑特性和磁性，研究了一维异质结的输运性质和应用等。这项研究工作对量子材料和量子器件(机器)的构建具有重要的科学技术意义

陈晖、张李贤和张羽杨是该作品的第一作者，杜宣石和高鸿钧是第一作者。马里兰大学的欧阳敏教授和范德比尔特大学的潘泰利德斯教授参加了讨论与合作。