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發(fā)布時(shí)間：2020-11-08 06:29:25

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并且科研人員還發(fā)現(xiàn)，通過對(duì)該元件溫度的調(diào)整，煤的電子和光學(xué)性質(zhì)可以完全滿足某些特定的數(shù)值。在Elisa Riedo教授的下，科學(xué)家們已經(jīng)確定，基于兩層石墨烯的材料可以比鉆石還堅(jiān)硬。　　研究工作得到了研發(fā)項(xiàng)目、自然科學(xué)基金、中科院部署項(xiàng)目、中科院先導(dǎo)專項(xiàng)與寧波石墨烯應(yīng)用技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目的資助。

物理學(xué)家組織網(wǎng)23日?qǐng)?bào)道稱，因成功制備單原子層厚石墨烯而獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的安德烈·海姆團(tuán)隊(duì)，觀察到電子在石墨烯中違背常識(shí)的運(yùn)動(dòng)行為及導(dǎo)電機(jī)制，并闡述了對(duì)這種導(dǎo)電材料的物理學(xué)特性的全新認(rèn)識(shí)。

成果發(fā)布在新一期《自然·物理學(xué)》上。

石墨烯導(dǎo)電性能比銅高，部分原因在于其獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)。

在大多數(shù)金屬中，由此導(dǎo)致的電毛細(xì)力會(huì)使得液態(tài)金屬發(fā)生對(duì)稱形變

因此，材料內(nèi)的雜質(zhì)無法阻礙電子的流動(dòng)，電流不會(huì)以熱的形式被浪費(fèi)，導(dǎo)電率可達(dá)。

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電導(dǎo)率受到晶體缺陷的限制，當(dāng)電子通過材料時(shí)，會(huì)像臺(tái)球一樣頻繁散射。

納米電子輸運(yùn)理論中，蘭道爾-布蒂克電導(dǎo)公式對(duì)此類彈性電子散射特性的描述表明，正常導(dǎo)電材料要提升導(dǎo)電率，面臨嚴(yán)苛的限制。

但海姆的英國(guó)曼徹斯特大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)的新成果顯示，這一基本限制可能在石墨烯材料中被打破。

在英國(guó)石墨烯研究所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)觀察，提供了對(duì)石墨烯中電子流的特殊行為的基本理解。

包括曼徹斯特大學(xué)在內(nèi)的三個(gè)不同團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)表明，在某些溫度下，電子彼此碰撞，竟開始頻繁地像黏性液體一樣流動(dòng)。c單個(gè)W形團(tuán)簇STM模擬圖像

海姆表示，“教科書說，額外的障礙總是產(chǎn)生額外的電阻，但在這種情況下，隨著溫度的升高，電子散射引起的障礙實(shí)際上卻降低了電阻，電子像液體那樣流動(dòng)的速度竟比在真空中自由傳播還快，這種獨(dú)特現(xiàn)象完全違背了直覺。”　　通常散射事件會(huì)降低材料導(dǎo)電性，但此次觀察結(jié)果顛覆常識(shí)——一些電子黏滯在石墨烯晶體邊緣附近，其動(dòng)能耗散高，移動(dòng)也緩慢，同時(shí)，它們保護(hù)臨近的電子免于碰撞這些區(qū)域，導(dǎo)致另一些電子由于這些“朋友”的幫忙，彈性變得超級(jí)好，流動(dòng)起來順暢無比，傳導(dǎo)性能驟增。獲取平整的橫切面
通俗來說，目前自然界中，這東西薄、結(jié)實(shí)，導(dǎo)電性極好，在工業(yè)領(lǐng)域中幾乎無所不能。

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重要的是，通過研究電阻如何隨溫度變化，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的物理量——黏性電導(dǎo)，對(duì)其進(jìn)行的反復(fù)測(cè)試乃至定性研究，都十分有利于指導(dǎo)未來納米級(jí)電子電路的設(shè)計(jì)，有利于對(duì)石墨烯材料的深入理解。
(記者房琳琳)(a) 金屬離子修飾黑磷示意圖，(b) 黑磷晶體管顯微照片和結(jié)構(gòu)示意圖，(c) 銀離子修飾黑磷晶體管的載流子遷移率和開關(guān)比。
近日，科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院喻學(xué)鋒研究員團(tuán)隊(duì)與深圳大學(xué)教授張晗、武漢大學(xué)教授廖蕾團(tuán)隊(duì)合作，在二維黑磷領(lǐng)域取得新進(jìn)展，通過金屬離子修飾的方法制備出高穩(wěn)定性高性能黑磷晶體管。為納米級(jí)彈性器件的應(yīng)用打開了思路

相關(guān)成果發(fā)表于材料學(xué)領(lǐng)域刊物《先進(jìn)材料》上。
論文作者是博士郭志男，單位是中科院深圳先進(jìn)院。
近年來，與石墨烯一樣擁有二維層狀結(jié)構(gòu)的黑磷展現(xiàn)出卓越的電學(xué)和光學(xué)特性，被視為新的超級(jí)材料，其在晶體管、光電器件、催化和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域擁有巨大應(yīng)用潛力。
然而，黑磷的不穩(wěn)定性限制了其在很多領(lǐng)域深入的研究和應(yīng)用。
為解決黑磷的這一難題，喻學(xué)鋒團(tuán)隊(duì)曾先后基于配位化學(xué)和共價(jià)化學(xué)原理，了黑磷的穩(wěn)定性。
然而，這些問題使得硬碳材料在能量型鋰離子電池中應(yīng)用沒有明顯優(yōu)勢(shì)
相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Nanoscale 2016, 8, 8324-8332。

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如何在增強(qiáng)穩(wěn)定性的同時(shí)，保持甚至黑磷的電學(xué)性能是當(dāng)前該領(lǐng)域所面臨的一個(gè)關(guān)鍵難題。

在本項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種金屬離子修飾黑磷的方法，通過陽離子-π相互作用，在溶劑中自由分散的金屬陽離子(如銀離子)可以自發(fā)的吸附到黑磷的表面，鈍化黑磷中磷原子的孤對(duì)電子，進(jìn)而極大了黑磷片層的穩(wěn)定性。

與此同時(shí)，金屬離子的修飾過程相當(dāng)于在黑磷中引入了多的空穴，可調(diào)控本來雙極性偏p型的黑磷的半導(dǎo)體特性，其空穴傳導(dǎo)側(cè)的輸運(yùn)性質(zhì)得到進(jìn)一步提升。

如銀離子修飾后，黑磷的載流子遷移率了一倍，開關(guān)比兩個(gè)數(shù)量級(jí)。

由于金屬離子和黑磷之間是一種較弱的超分子相互作用，金屬離子對(duì)黑磷的修飾過程較之前開發(fā)的化學(xué)方法加可控，而且普適性高，除銀離子外，鎂離子、鐵離子、離子都可以實(shí)現(xiàn)對(duì)黑磷穩(wěn)定性的增強(qiáng)和半導(dǎo)體特性的調(diào)控。

這種技術(shù)為制備高穩(wěn)定性、高性能黑磷晶體管提供了一種簡(jiǎn)單的新方法，并可極大拓展黑磷在各種電子和光電器件領(lǐng)域的應(yīng)用。他們將這種材料作為氫燃料電池膜，相比正常結(jié)構(gòu)的石墨烯材料，“缺陷型”展現(xiàn)出了大大提升的性能。但是電子設(shè)備

總結(jié)

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