Stacking-Mediated Diffusion of Ruthenium Nanoclusters in Graphite
金属原子掺杂剂的扩散、渗透和嵌入是工程和纳米技术中各种石墨应用的重要问题。我们已经进行了系统的第一性原理计算的行为钌纳米团簇的石墨烯单层和插入到双层。我们的计算结果表明，在一个足够高的密度的单个Ru原子的mentials，插入的原子可以剪切周围的晶格AA堆叠配置，这种效果减弱与集群的大小。此外，层间堆叠配置，反过来，有一个显着的影响集群扩散。因此，我们发现不同的趋势扩散作为集群大小和层间堆叠的函数。对于单层石墨烯和AA石墨烯双层，小簇的形成通常降低扩散势垒，而对于优选的AB堆叠配置发现相反的行为。这些结果表明，局部杂质浓度和层间错位的条件能够调节金属杂质在石墨中的扩散率。
2022-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Irreversibility in response to forces acting on graphene sheets
石墨烯片中的波纹的量与与衬底或与悬浮结构的相互作用有关。在这里，我们报告了对作用于悬浮石墨烯片的力的反应的不可逆性。这可以解释为什么人们总是在悬浮的石墨烯上观察到波纹结构。我们表明，压缩-松弛机制产生静态波纹的石墨烯片，并确定一个特殊的温度$T_c$，使$T<T_c$的自由能的波纹石墨烯小于粗糙的石墨烯。我们还表明，$T_c$依赖于结构参数，并随着样本量的增加而增加。
2010-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron beam nanosculpting of suspended graphene sheets
我们展示了通过受控暴露于透射电子显微镜的聚焦电子束来对悬浮的多层石墨烯片进行高分辨率改性。我们表明，这种技术可以用来实现，在几秒钟的时间尺度上，各种功能，包括纳米级的孔隙，狭缝和间隙是稳定的，不随时间而演变。尽管悬置的石墨烯片极薄，但发现大量去除材料以产生期望的特征几何形状不会引入悬置片结构的长程变形。
2008-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen spillover and storage on graphene with single-site Ti catalysts
氢溢出和存储的单中心金属催化剂，包括单原子催化剂（SAC）和单纳米簇催化剂，已阐明了各种支持，但仍然知之甚少的惰性碳载体。在这里，我们使用同步辐射为基础的方法来调查的作用，单点钛催化剂的石墨烯的氢溢出和存储。我们的原位角分辨光电子能谱的结果表明，带隙开放和X射线吸收光谱揭示了C-H键的形成，都表明部分石墨烯氢化。随着Ti沉积和H2暴露的增加，Ti原子倾向于聚集以形成纳米簇催化剂，并产生13.5%的sp3杂化碳原子，对应于1.11重量%的储氢容量（不包括Ti纳米簇的重量[1]）。我们的研究结果表明，一个简单的溢出过程在钛SAC可以导致共价氢键的石墨烯，从而提供了一个合理的设计碳负载单中心催化剂的策略。
2022-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Buckling of Graphene Layers Supported by Rigid Substrates
我们制定了一个非线性连续模型的石墨烯片支撑的一个平坦的刚性基板。所述片材平行于所述基底并且被加载在一对相对的边缘上。一个典型的横截面的片材被建模为一个弹性。我们使用基本技术从分叉理论研究如何屈曲的片材取决于边界条件，基板的组成，和片材的长度。我们还提出了数值结果，说明卡扣屈曲的片材。
2010-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pseudomagnetic fields and ballistic transport in a suspended graphene sheet
我们研究了一个悬浮的石墨烯片受到下面的栅极的电场。我们计算了薄片的弹性形变和相应的有效规范场，它改变了电子输运。在一个干净的系统中，样品的两端电导降低到弹道极限以下，并且在张力下样品中的低载流子浓度下几乎完全被抑制。剩余的无序恢复了一个小的有限导电性。
2008-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene quantum dots embedded in hexagonal boron nitride sheets
采用第一性原理计算对石墨烯量子点嵌入六方氮化硼单层片中的电子性质进行了研究。密度泛函理论计算表明，量子点的带隙是由B、N和C原子的量子限域效应和π轨道杂化决定的。费米能级附近的能量状态被发现是强烈的本地化内和附近的量子点。
2010-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impermeable Atomic Membranes from Graphene Sheets
我们证明了单层石墨烯膜对包括氦气在内的标准气体是不可渗透的。通过在膜上施加压力差，我们测量了单层石墨烯的弹性常数和质量。这种加压石墨烯膜是世界上最薄的气球，并在两个不同的区域之间提供了一个独特的隔离屏障，只有一个原子厚。
2008-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Creating and probing wide-bandgap nanoribbon-like structures in a continuous metallic graphene sheet
石墨烯单分子层的类光色散特性使其具有许多新颖的电子学特性1，但这种无间隙的特性也限制了石墨烯单分子层在数字电子学中的应用2。在石墨烯单层中产生适度带隙的一种罕见的工作解决方案是将其切割成一维（1D）纳米宽的带3 -13。在这里，我们表明，宽带隙可以在一个独特的一维应变结构，即，通过石墨烯和金属基底之间的强相互作用，而不是切割石墨烯单层，可以制备出连续石墨烯片的石墨烯纳米颗粒状（GNR状）结构。利用热应变工程技术在铑箔上生长的连续石墨烯片中观察到宽度仅为几纳米的类GNR结构。空间分辨扫描隧穿光谱揭示了在另外连续的金属石墨烯片中GNR样结构中几百meV的带隙开口，直接证明了完全在石墨烯单层中实现金属-半导体-金属结。我们还表明，它是可能的定制的GNR类结构的结构和电子性质，通过使用扫描隧道显微镜。
2015-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imaging the dynamics of individual hydrogen atom intercalated between two graphene sheets
两个相邻的范德瓦尔斯材料片之间的层间走廊预计将修改限制在原子界面处的原子和分子的性质。在这里，我们直接成像单个氢原子插入两个石墨烯片之间，并通过扫描隧道显微镜（STM）研究其动力学。发现插层的氢原子与化学吸附在石墨烯外表面的原子氢有显著不同。我们的STM测量，辅以第一性原理计算，表明插入两个石墨烯片之间的氢原子大大降低了元素迁移步骤的势垒。特别地，来自石墨烯的受限原子氢解离能降低到0.34 eV，其仅为化学吸附在石墨烯上的氢原子的约三分之一。这为直接成像受限原子的原子动力学提供了一个独特的平台。我们的研究结果表明，范德华材料的原子界面可以提供一个有限的环境来调节界面化学反应。
2017-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Simple approach for high-contrast optical imaging and characterization of graphene-based sheets
提出了一种简单的光学方法，用于识别和测量纳米厚的石墨烯基材料的有效光学特性，基于使用由硅上的薄介电层组成的衬底。通过选择适当的光学性质和介电层的厚度，获得石墨烯基材料和基底之间的高对比度。通过对比预测值和实测值，得到了氧化石墨烯、热还原氧化石墨烯和石墨烯的有效折射率和光吸收系数。
2007-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Functional single-layer graphene sheets from aromatic monolayers
我们展示了如何使用低能电子辐照和随后的退火将铜基底上的芳香分子自组装单层转化为高质量的单层石墨烯。我们在原子尺度上表征了这种二维固态转变，并通过互补的显微镜和光谱技术以及电输运测量研究了所形成的石墨烯片的物理和化学性质。作为衬底，我们成功地使用Cu（111）单晶和技术相关的多晶铜箔。
2014-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Core-level spectra from graphene
我们计算原始和掺杂的独立石墨烯片的核心水平的光谱。详细说明了如何进行计算。虽然原始石墨烯不是金属的，但核心水平光谱呈现出低能量拖尾，这是金属系统的特征。峰形随掺杂水平以特征方式变化。光谱与实验进行了比较，并显示出良好的协议。我们比较两个不同的原始样品和一个掺杂样品。原始样品是具有通过氢嵌入获得的SiC上的准自立式外延石墨烯的样品和具有悬浮的石墨烯片的样品。掺杂的样品是金负载的石墨烯片。金衬底充当受体，因此石墨烯片被p掺杂。
2015-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Finite-temperature Screening and the Specific Heat of Doped Graphene Sheets
在低能量下，掺杂石墨烯片中的电子由无质量狄拉克费米子哈密顿量描述。在这项工作中，我们提出了一个半解析表达式的非相互作用的无质量狄拉克费米子的动力学密度密度线性响应函数（所谓的“林哈德”功能）在有限的温度。这一结果对于描述无质量狄拉克费米子在随机相位近似下的有限温度屏蔽是至关重要的。特别是，我们用它来定量预测掺杂石墨烯片的比热和压缩性。我们发现，在低温下，比热具有通常的正常费米液体的线性温度行为，与一个斜率，这是完全由重整化准粒子速度控制。
2008-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of edge vacancies on localized states in semi-infinite zigzag graphene sheet
研究了在不同缺陷浓度和分布下，空位对石墨烯层中零能边缘电子态稳健性的影响.所有的计算都是用格林函数方法和紧束缚近似进行的。结果表明，缺陷的排列方式对边态的破坏起着至关重要的作用。我们已经指定了一个临界距离的边缘空位时，它们之间的相互影响变得显着，并显着影响在石墨烯边缘的电子态密度。
2016-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene Unit Cell Imaging by Holographic Coherent Diffraction
我们已经成像的直径为210 nm的独立的石墨烯片2埃的分辨率相结合的相干衍射和全息与低能电子。整个片是从一个单一的衍射图案重建的，一次显示660.000个单独的石墨烯单元格的排列。考虑到具有100 eV量级的动能的电子不损伤生物分子的事实，现在将是开发用于将单个蛋白质沉积到这种石墨烯片上的方法的问题。
2013-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Uncovering the Dominant Scatterer in Graphene Sheets on SiO2
我们测量了原子氢吸附对石墨烯片的电子输运性质的影响，作为氢覆盖率和初始氢化前场效应迁移率的函数。我们的结果是兼容的氢吸附诱导谷间混合施加短程散射势。发现不同器件的饱和覆盖率与其初始迁移率成正比，表明本机散射体的数量与氢的饱和覆盖率成正比。通过外推这个比例，我们表明，场效应迁移率可以达到$1.5 \times 10^4$ cm $^2$ /V秒的氢吸附网站的情况下。这种对氢的亲和力是SiO $_2$上基于石墨烯的场效应晶体管中最主要类型的天然散射体的特征。
2010-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamical properties of quasiparticles in a gapped graphene sheet
我们提出了数值计算的影响载流子载流子相互作用的准粒子的动力学性质，如重整化速度和准粒子非弹性散射寿命在带隙的石墨烯片。我们的形式主义是基于多体$G_0W$ -近似的自能。我们提出的多体重整化速度抑制和重整化常数在很宽的范围内的能隙值的结果。我们发现在大密度区，重整化速度几乎与载流子密度无关。我们还表明，准粒子的非弹性散射寿命减少，增加间隙值。最后，我们提出的平均自由程的载流子抑制的能隙值的结果。
2008-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Laser scribing on HOPG for graphene stamp printing on silicon wafer
利用脉冲激光对高取向热解石墨（HOPG）进行了刻纹加工。HOPG表面的图案化促进接触印刷期间石墨烯层的分离。比较了几层石墨烯的直接HOPG到基底和胶水辅助压印。通过光学和扫描电子显微镜观察印刷的石墨烯片。通过原子力显微镜测量石墨烯层的数量。石墨烯辅助的印模印刷允许将相对大的石墨烯片（40 × 40微米）印刷到硅晶片上，这对于微电子制造可能是重要的。所提出的方法更容易实现，并且比大多数现有的将石墨烯片放置到衬底上的方法更灵活。
2013-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Casimir interactions in graphene systems
确定两个独立的石墨烯片之间以及石墨烯片和衬底之间的非延迟Casimir相互作用（范德华相互作用）。在任意频率、波矢和掺杂的随机相位近似下，给出了石墨烯介电函数沿虚频轴的精确解析表达式.
2010-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First direct observation of a nearly ideal graphene band structure
角分辨光电子能谱和X射线衍射实验表明，在SiC（000-1）表面生长的多层外延石墨烯是一种新型的碳，由有效隔离的石墨烯片组成。这些膜的独特旋转堆叠导致相邻的石墨烯层电子解耦，从而在石墨烯K点处产生一组几乎独立的线性分散带（狄拉克锥）。每个锥体对应于多层堆叠中的单个宏观尺度石墨烯片，其中AB堆叠片可以被认为是低密度断层。
2009-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhancing infrared extinction and absorption in a monolayer graphene sheet by harvesting the electric dipolar mode of split ring resonators
研究了单层石墨烯片通过图案化开口环谐振器（SRR）在红外波段的消光和吸收增强。结果表明，与磁模和其他高阶模相比，电模对红外消光和吸收的增强作用更强。我们通过增加SRR单元电池设计中的石墨烯面积比来改善SRR石墨烯片的红外消光。随着石墨烯面积比的增加，电偶极模的辐射能力和石墨烯的耗散竞争约50%的最大红外吸收。通过捕获电偶极模来增强石墨烯片的红外消光和吸收的研究结果可能在石墨烯光子学和光电子学的太赫兹和红外检测和调制中具有潜在的应用。
2013-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Room-temperature synthesis of graphene-like carbon sheets from C2H2, CO2 and CO on copper foils
对于一些催化反应，如合成大面积和高质量的石墨烯，需要高温。所提到的石墨烯可以通过在800 - 1000 ℃下在铜箔上的化学气相沉积（CVD）工艺获得。在这里，我们描述了一种室温合成方法，首次从不同的碳源，包括乙炔，二氧化碳和一氧化碳，在铜箔上使用启发式方法，这是从催化剂科学中的一些电子促进剂的作用的启发。促进剂是增加催化活性的物质，但它们本身不是催化剂。在这项研究中，我们使用电荷来修改的电子效应的催化剂，这是由压电材料。
2016-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interaction of a graphene sheet with a ferromagnetic metal plate
纳米级表面力，如Casimir和范德华力，可以对制造，处理和组装过程以及微和纳米器件的性能产生重大影响。本文研究和计算了真空中石墨烯片与铁磁金属基底之间的Casimir力。石墨烯的反射系数依赖于石墨烯电导率，并且石墨烯的电导率由Kubo形式描述。金属的磁性对Casimir相互作用有影响。磁效应在低温或高化学势时起重要作用。数值结果还表明，金属板的厚度对Casimir力的影响很小。本研究对Casimir力的研究和发现将为微纳器件的设计和制造提供有用的信息和有效的解决方案，特别是在微纳加工、制造、操作、组装和计量等领域。
2012-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Highly Conducting Graphene Sheets and Langmuir-Blodgett Films
石墨烯是一种有趣的材料，其性质与其他石墨系统不同。通过剥离和外延生长获得原始石墨烯的第一样品。最近，氧化石墨的化学还原被用于生产共价官能化的单层氧化石墨烯。然而，用于大规模生产高导电石墨烯片的化学方法仍然难以捉摸。在这里，我们报道了石墨的剥离-再嵌入-膨胀可以产生稳定悬浮在有机溶剂中的高质量单层石墨烯片。石墨烯片在室温和低温下表现出高电导率。在有机溶剂中通过Langmuir-Blodgett组装将大量石墨烯片以逐层方式制成大的透明导电膜。化学衍生的高质量石墨烯片可以导致未来可扩展的石墨烯器件。
2008-08-04 cond-mat.mtrl-sci
Stability of Suspended Graphene under Casimir Force
我们认为石墨烯片悬浮在导电表面上方。将石墨烯作为弹性膜，在Casimir力的作用下，研究了其与导体的稳定性。在边缘处存在临界高度，在该临界高度以下，悬浮的石墨烯的中心部分成核为变得附接到导体的主干。计算了临界高度对温度和石墨烯片尺寸的依赖性。
2016-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carrier Statistics and Quantum Capacitance of Graphene Sheets and Ribbons
在这项工作中，在石墨烯的二维片和纳米级条带的载流子统计的基本结果。虽然发现2d石墨烯片中的本征载流子密度的行为与传统半导体有很大的不同，但发现非常窄（亚10 nm）的带与传统的窄隙半导体相似。量子电容是器件静电设计中的一个重要参数，本文推导了二维石墨烯片和纳米带的量子电容。
2007-07-15 cond-mat.mtrl-sci
Visualizing Graphene Based Sheets by Fluorescence Quenching Microscopy
基于石墨烯的片材由于其优异的机械、电学和热学性能而引起了极大的兴趣。允许快速观察这些单原子层的通用可视化方法将是非常期望的，因为它可以极大地促进样品评估和操作，并提供即时反馈以改进合成和处理策略。在这里，我们报告说，石墨烯基片可以通过淬灭染料涂层的发射在荧光显微镜下高度可见，染料涂层可以方便地通过冲洗去除，而不会破坏片。目前用于石墨烯基片的成像技术依赖于使用特殊基底。相反，荧光猝灭机制不再受底物类型的限制。沉积在任意基底上的石墨烯、还原的氧化石墨烯或甚至氧化石墨烯片现在可以容易地通过眼睛可视化，具有用于层计数的良好对比度。还证明了在溶液中悬浮片的直接观察。荧光淬灭显微镜提供了前所未有的成像灵活性，并可能成为表征石墨烯基材料的通用工具。
2009-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Ambient Gas Pressure on the Thermal Exfoliation of Graphite Oxide: Tuning the Number of Graphene Sheets
我们已经研究了在氧化石墨的热剥离期间使用的环境气体压力（氩气）对所得石墨烯中的石墨烯片的数量的影响。所用的环境气体Ar压力为80、25、1个大气压和10-3以及10-5 ℃。我们已经发现奇怪的结果，即剥离的石墨烯堆叠中的石墨烯片的数量取决于用于氧化石墨（GO）剥离的施加压力。通过降低剥离压力，片材的数量减少。剥离的石墨烯堆叠中的片的数量已经通过XRD曲线的它们各自的002峰的洛伦兹拟合来确定。片的数量也已证实与高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）。已经发现，在80 atm、25 atm、1 atm、10-3 atm和10-5 atm压力下，剥离的石墨烯堆叠样品中的片数分别为28、12、8、5和3。目前的研究结果表明，一个简单而有效的方法来合成特定数量的石墨烯片。
2013-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Strain induced band gap deformation of H/F passivated graphene and h-BN sheet
采用第一性原理密度泛函方法研究了氢化/氟化石墨烯和六方氮化硼片的应变诱导带隙变形。在谐波近似下，发现氢化系统的变形高于氟化系统。有趣的是，我们计算的氢化/氟化石墨烯和BN片的带隙变形是正的，而原始石墨烯和BN片的带隙变形被发现是负的。这是由于在原始片中最近邻π轨道之间的强烈重叠，这在钝化系统中是不存在的。我们还估计了这些材料在谐波单轴应变下的本征强度，并发现氟化和氢化石墨烯的面内刚度接近，但与氟化和氢化BN片相比，其幅度更大。
2011-01-27 cond-mat.mtrl-sci
The effect of edge and impurities sites properties on their localized states in semi-infinite zigzag edged 2D honeycomb graphene sheet
采用三对角方法区分边缘模和面积模，研究了边缘位置性质对半无限锯齿形二维石墨烯蜂窝片边缘局域态的影响.结果表明锯齿形石墨烯的边缘局域态对边缘位置性质的依赖性是真实的，这解释了石墨烯边缘局域态密度测量的实验结果，同时消除了在制造GNR的实验数据中发现的半导体行为与预期的理论半导体性能之间的不一致性。在不考虑边缘特性对边缘局域态影响的情况下计算的金属行为。
2011-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Effective material parameter retrieval for thin sheets: theory and application to graphene, thin silver films, and single-layer metamaterials
从模拟或测量的样品散射参数中提取有效材料参数是超材料领域的一个重要工具。在这里，我们讨论的检索方法薄膜结构，可以近似由一个二维的散射片。我们确定的有效薄层电导率的散射参数，我们指出的重要性，以避免超定反演问题的磁片电流。随后，我们提出了两个应用程序的表检索方法。首先，我们确定薄银膜的有效薄层电导率，并将所得电导率与石墨烯的薄层电导率进行比较。其次，我们将该方法应用到具有电偶极共振的切割线超材料。该方法对二维超材料和频率选择表面等薄膜结构是有效的，并且可以很容易地推广到各向异性或手征介质。
2012-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Effect of chemical modification of edge atoms of graphene sheets on their strength
基于石墨烯的分子理论，从机械力化学反应的角度研究了石墨烯片边缘原子的化学修饰对石墨烯性能的影响。石墨烯的机械行为被示出为不仅相对于载荷施加的方向是高度各向异性的，而且极大地依赖于边缘的化学改性。一个拓扑性质的石墨烯变形进行了讨论。
2013-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Tearing Graphene Sheets From Adhesive Substrates Produces Tapered Nanoribbons
石墨烯是一种真正的二维原子晶体，具有特殊的电子和机械性能。虽然传统的块状和薄膜材料已经被广泛研究，但石墨烯的关键机械性能，如撕裂和开裂，仍然未知，部分原因是其二维性质和最终的单原子层厚度，这导致传统材料模型的崩溃。通过结合第一性原理ReaxFF分子动力学和实验研究，自下而上的研究从粘合剂衬底的石墨烯片撕裂，包括锥形石墨烯纳米带的形成的观察。通过仔细分析的潜在的分子断裂机制，它表明，所得到的纳米取向的几何形状是由石墨烯基板的粘附能和撕裂的石墨烯层的数量控制。通过将石墨烯作为更广泛的二维原子晶体的模型材料，这些结果为高度受限的纳米材料的撕裂和开裂机制提供了基本的见解。
2010-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Nitrogen-Doped Graphene Sheets Grown by Chemical Vapor Deposition: Synthesis and Influence of Nitrogen Impurities on Carrier Transport
通过成功合成n型和p型掺杂的石墨烯，将为实现石墨烯作为纳米电子学中的二维材料的实际应用提供重大进展。然而，仍然缺乏可靠的掺杂和对石墨烯晶格中由电离的施主或受主控制的带电杂质存在下的载流子输运的透彻理解。在这里，我们报告的实验实现少层氮掺杂（N掺杂）石墨烯片的化学气相沉积的有机分子1，3，5-三嗪铜金属催化剂。通过降低生长温度，氮掺杂的原子百分比从2.1%提高到5.6%。随着掺杂浓度的增加，N掺杂石墨烯片表现出从p型到n型的交叉行为，伴随着电子-空穴输运不对称性的强烈增强，表现出掺入的氮杂质的影响。此外，通过对X射线光电子能谱学、拉曼光谱和电学测量数据的分析，我们发现吡啶类和吡咯类N杂质在决定N掺杂石墨烯片中载流子输运行为方面起着重要作用。
2013-10-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Localized in-situ polymerization on graphene surfaces for stabilized graphene dispersions
我们展示了一种新的原位聚合技术，在分散的原始石墨烯片的表面上开发本地化的聚合物涂层。石墨烯片作为聚合物纳米复合材料中的强导电填料显示出很大的前景;然而，分散质量和填料与基质之间的界面强度的困难一直是石墨烯基纳米复合材料，特别是原始石墨烯的持续问题。为了解决这个问题，使用物理吸附的聚合物层来稳定溶液中的石墨烯片。为了形成这种保护层，在表面活性剂溶液中分散的石墨烯片周围形成有机微环境，并通过界面聚合产生尼龙6，10或尼龙6，6涂层。一种类似的技术最初是为了保护溶液中碳纳米管的发光特性而开发的。这些涂覆的石墨烯分散体是抗聚集的，并且甚至在冷冻干燥后也可以可逆地再分散在水中。涂层石墨烯具有许多应用前景，包括多功能石墨烯-聚合物纳米复合材料。
2011-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A Graphene-Carbon Nanotube Hybrid Material for Photovoltaic Applications
如果通过化学气相沉积生长的大面积石墨烯片的薄层电阻可以显著降低，则它们可以潜在地用作光致发光器件中的透明电极，而不损失任何透明度。在这里，我们报告了石墨烯导电碳纳米管（CCNT）混合材料的制造，其薄层电阻显著低于纯石墨烯，并且透明度有必要的小降低。石墨烯沉积在自组装的CCNT单层的顶部，其在石墨烯表面上产生平行的导电路径。该混合物从而避免了由于石墨烯片中的缺陷引起的电子散射，并且将薄层电阻降低了两倍。电阻可以通过化学掺杂混合物进一步降低。此外，化学掺杂的混合物比独立的化学掺杂的石墨烯片更稳定，因为CCNT网络增强了掺杂剂结合。为了理解结果，我们开发了一个2D电阻网络模型，其中我们将CCNT层耦合到石墨烯片，并证明该模型定量地解释了电阻降低。我们的研究结果表明，石墨烯-CCNT杂化系统具有用作具有高透明度和低薄层电阻的透明电极的高潜力。
2015-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Chemical Self Assembly of Graphene Sheets
发现化学衍生的石墨烯片通过GS和金上的非共价官能团之间的静电相互作用自组装到图案化的金结构上。这提供了在大衬底上的单个石墨烯片的规则阵列，其特征在于扫描电子和俄歇显微镜成像和拉曼光谱。自组装首次用于生产衬底上和完全悬浮的石墨烯电气设备。通过强电流退火去除GS上的分子涂层，恢复了GS的高电导和狄拉克点。高灵敏度气体检测的分子传感器证明与自组装GS设备。
2009-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Molecular Dynamics Simulation of Sputtering Process of Hydrogen and Graphene Sheets
为了阐明氢与石墨烯片化学溅射中碳氢小分子的生成机理，采用改进的Brenner REBO势进行经典分子动力学模拟。作为模拟模型，我们准备了比我们以前的模型更真实的物理系统，它由160个入射氢原子和10个石墨烯多层膜组成。从目前的工作中，我们发现以下事实：在石墨烯结构的破坏过程中，氢打破碳原子之间的共价键并不起重要作用，但从入射氢到石墨烯的动量转移导致石墨烯结构的破坏。此外，研究发现，石墨烯片的碎片几乎都形成链状分子，生成的碳氢分子由碳链和单个氢原子组成。
2006-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Barrierless procedure for substitutionally doping graphene sheets with boron atoms: ab initio calculations
利用从头算方法，我们提出了一种简单而有效的方法来取代掺杂石墨烯片硼。该方法包括选择性地将石墨烯片的每一侧暴露于不同的元素。我们首先将膜的一侧暴露于硼，而另一侧暴露于氮。以这种方式进行，B原子将自发地结合到石墨烯膜中，而没有任何活化屏障。在第二步中，该系统应暴露于富H环境，这将从层中去除CN自由基并形成HCN，从而导致完美的替代掺杂。
2008-11-25 cond-mat.mtrl-sci
DFT calculation for adatom adsorption on graphene sheet as a prototype of carbon nano tube functionalization
以碳纳米管（CNT）为模板，研究了石墨烯片上各种原子物种的密度泛函（DFT）计算。我们使用DFT计算作为CNT的原型，计算了许多原子物种（包括过渡金属、贵金属、氮和氧）在石墨烯片上的吸附能和吸附位点。从这些结果中可以选择合适的原子种类作为每个应用。计算结果表明，Mo和Ru在石墨烯片上的键结很强，具有很大的扩散势垒能。另一方面，一些原子种类具有大的结合能和小的扩散势垒能
2007-11-29 cond-mat.mtrl-sci
High Concentration Few-layer Graphene Sheets Obtained by Liquid Phase Exfoliation of Graphite in Ionic Liquid
在本工作中，使用商业离子液体作为一种方便的溶剂介质，石墨剥离在温和和容易的条件下，没有任何化学改性。为了证实存在少层石墨烯，通过拉曼光谱、原子力显微镜和场发射电子显微镜表征其分散性。根据UV-Vis表征，获得了高达2.543 mg/ml的石墨烯浓度，这是迄今为止在任何溶剂中报道的最高值。
2010-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Molecular mechanism of water permeation in helium impermeable graphene and graphene oxide membrane
发现氧化石墨烯（GO）层对于水的渗透是良好的，但对于氦不是（Science 2012 335（6067）：442-444），表明GO层在取决于它们所处的环境（即，水或氦）的渗透路线的形成中是动态的。为了探索这一观察的微观起源，我们计算了GO片（氧化和还原部分）的平均力（PMF）的潜力，与面间距离作为反应坐标在氦气和水中。我们的PMF计算表明，在氦气中的GO片的氧化部分之间的平衡层间距离为4.8 μ m，没有留下氦气渗透的空间。相比之下，GO氧化部分在水中的PMF显示出两个最小值，一个在4.8 μ m处，另一个在6.8 μ m处，对应于无水和水填充区域，从而产生渗透路径。基于对不同片间距的石墨烯片和氧化石墨烯片之间捕获的水的熵计算，我们还展示了填充热力学。
2015-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Solvothermal Reduction of Chemically Exfoliated Graphene Sheets
石墨烯因其有趣的性质和潜在的应用而引起了人们的广泛关注。化学剥离法是近年来发展起来的一种制备石墨烯的新方法，主要用于大规模组装和应用，如复合材料和锂离子电池。虽然有效，但化学剥离方法涉及石墨烯的氧化并在制成的片材中引入缺陷。在100下的肼还原已显示部分恢复氧化石墨的结构和电导。然而，还原的GO在拉曼光谱中仍然显示出强的缺陷峰，其电阻率比原始石墨烯高2至3个数量级。重要的是生产比GO少得多的缺陷石墨烯片，并开发更有效的石墨烯还原。最近，我们报道了一种温和的剥离-再嵌入-膨胀方法，以形成比GO具有更高电导率和更低氧化度的高质量GS。5在这里，我们提出了一种180溶剂热还原方法用于我们的GS和GO。溶剂热还原在降低GS中的氧和缺陷水平、增加石墨烯域以及使GS的电导率接近原始石墨烯方面比早期的还原方法更有效。还原的GS在化学衍生的石墨烯中具有最高程度的原生性。
2009-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Conformal Invariance of Graphene Sheets
悬浮的石墨烯片表现出相关的随机变形，可以在具有Hurst（粗糙度）指数$0.72 \pm 0.01$的粗糙表面的框架下进行研究。在这里，我们表明，独立的温度，在渗流阈值的等高度线有一个定义良好的分形维数和共形不变，共享相同的统计特性Schramm-Loewner演化（SLE $_κ$）曲线与$κ=2.24\pm0.07$。有趣的是，其他粗糙表面的等高线不一定是保形不变的，即使它们具有相同的赫斯特指数，例如随机高斯表面。我们已经发现，傅立叶系数的模的分布起着重要的作用，对这个属性。我们的研究结果不仅引入了一个新的普适类，并将悬浮石墨烯膜的研究置于临界现象理论中，而且还提供了关于粗糙表面等高度线共形不变性起源的长期问题的提示。
2016-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
The structure of suspended graphene sheets
石墨烯的发现引起了人们极大的兴趣，迄今为止，人们一直关注这种材料的特殊电子结构，其中载流子模拟无质量相对论粒子。但是，石墨烯的结构--单层碳原子密集地堆积在蜂窝状晶格中--也令人费解。一方面，石墨烯似乎是一种严格的二维（2D）材料，并表现出如此高的晶体质量，以至于电子可以在亚微米的距离上传播而不会散射。另一方面，根据理论和实验，完美的2D晶体不可能在自由状态下存在。这通常与以下事实相一致，即迄今为止研究的所有石墨烯结构都是较大3D结构的组成部分，无论是由块状衬底支撑还是嵌入3D矩阵中。在这里，我们报告了在真空或空气中自由悬挂在微加工支架上的单个石墨烯片。这些膜只有一个原子厚，但仍然显示出长程晶序。然而，我们通过透射电子显微镜（TEM）的研究表明，悬浮的石墨烯片不是完全平坦的，而是表现出固有的微观粗糙化，使得表面法线变化几度，面外变形达到1 nm。原子级薄的单晶膜为基础研究和新技术提供了充足的空间，而在第三维中观察到的波纹可能揭示2D晶体稳定性背后的微妙原因。
2007-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Doping of graphene adsorbed on the a-SiO$_2$ surface
我们对石墨烯片吸附在无定形SiO $_2$表面（G/a-SiO $_2$）进行了{ \it ab initio}理论研究。我们发现石墨烯通过范德华力吸附在a-SiO $_2$表面。a-SiO $_2$清洁表面的不均匀拓扑结构促进吸附的石墨烯片上的总电荷密度位移，从而在石墨烯上产生富电子以及富空穴区域。电荷密度的这种各向异性分布可能有助于降低G/a-SiO $_2$系统中的电子迁移率。此外，吸附的石墨烯片表现出净总电荷密度增益。在这种情况下，石墨烯片变成n型掺杂的，然而，在石墨烯-SiO $_2$界面处没有形成化学键。从a-SiO $_2$到石墨烯片的电子电荷转移发生在形成位于狄拉克点以上的部分占据的能级时。我们发现这种部分占据能级来自于a-SiO $_2$衬底中的三重配位氧原子。
2011-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Chemical vapor deposition growth of bilayer graphene in between molybdenum disulfide sheets
在二硫化钼片之间直接生长平坦的微米尺寸的双层石墨烯岛是通过在约800 °C下化学气相沉积乙烯来实现的。乙烯的温度辅助分解主要发生在二硫化钼台阶边缘。碳原子在这种高温下插入，并在沉积过程中，通过二硫化钼表面的缺陷，如台阶和皱纹。生长后的原子力显微镜图像显示，圆形平坦的石墨烯岛以高产率生长。它们由两个石墨烯层堆叠在一起，总厚度为0.74 nm。我们的研究结果表明，直接，简单和高产率的石墨烯/二硫化钼异质结构的生长，这可能是在未来的纳米电子和光电应用的高度重要性。
2017-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Selecting a single orientation for millimeter sized graphene sheets
我们已经使用低能电子显微镜（LEEM）和光发射电子显微镜（PEEM）研究和改善使用化学气相沉积（CVD）在Ir（111）上生长的石墨烯薄膜的质量。在升高的温度下的CVD已经产生均匀且具有单原子厚度的石墨烯片。除了相对于衬底对齐的域之外，其他旋转变体生长。利用旋转变体的更快生长和蚀刻速率的循环生长产生99%由对准域组成的膜。在CVD之前预回收具有高密度石墨烯核的衬底产生延伸超过毫米的对齐域的纯膜。这样的膜可以用于制备用于催化或纳米磁性的簇-石墨烯混合材料，并且可以潜在地与剥离技术组合以产生高质量的石墨烯基电子器件。
2009-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Group-IV graphene- and graphane-like nanosheets
我们进行了第一性原理研究的结构和电子性质的第IV组（C，SiC，Si，Ge和Sn）石墨烯类片在平坦和屈曲配置和相应的氢化或氟化的石墨烯类的。对这些结构形成过程中的能量学分析表明，氟化类石墨烯片非常稳定，易于在实验室中合成。我们还研究了氢化或氢化对类石墨烯片性能的影响。这些石墨烷状片层中的原子间距离与相应的结晶片层一致，这一特性可能有助于这些片层集成到三维纳米器件中。
2012-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional semiconducting nanostructures based on single graphene sheets with lines of adsorbed hydrogen atoms
结果表明，吸附的氢对原子线将石墨烯片分割成条带，形成氢基超晶格结构（2 HG-SL）。我们发现2 HG-SL的形成极大地改变了石墨烯的电子性质，从半金属到半导体。“锯齿形”（n，0）2 HG-SL的电子光谱与（n，0）碳纳米管的电子光谱相似，具有与n相似的带隙振荡，但具有非零的极小值。分析了复合双周期（n，0）+（m，0）2 HG-SL的“Z”形条带，认为它们可以作为准二维异质结来处理。我们还提出了一种制备氢超晶格的实验方法。
2007-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Repulsive van der Waals forces due to hydrogen exposure on bilayer Graphene
我们考虑原子氢暴露的影响，以系统的两个未掺杂的石墨烯片生长在二氧化硅表面附近（第一吸附到表面和第二独立的表面附近）。在没有氢原子的情况下，两片之间的范德华力在所有分离处都是吸引力，导致两片靠得更近。然而，随着氢原子的加入，长程范德华相互作用在临界浓度下变成排斥。下面的三层结构（SiO2 -原子氢气-空气）产生长距离排斥，其在足够大的间隔下主导二维未掺杂石墨烯片之间（以及外部石墨烯片与SiO2之间）的更快速衰减的吸引力。这可以是利用气体浓度来调节两个石墨烯片之间的间隔的途径。石墨烯层的掺杂增加了相互作用的吸引部分，因此减少了净排斥相互作用。
2012-01-05 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Colloidal stabilization of graphene sheets by ionizable amphiphilic block copolymers in various media
在这项工作中，线性聚苯乙烯-聚（2-乙烯基吡啶）（PS-b-P2 VP）和杂臂星形PS_22P2VP_22可电离嵌段共聚物被用作分散剂的原始石墨烯的液相剥离。各种策略，如直接剥离，薄膜水合和相转移已被采用和比较。最好的策略涉及一个两步的过程，即，预剥离的石墨在聚合物/CHCl 3的解决方案，然后相转移到酸化水。然后通过使用星形共聚物作为稳定剂获得高度富集单层结构的石墨烯薄片的高浓度稳定水性悬浮液。所制备的石墨烯/共聚物杂化物被用作填料材料，以制备用于机械增强的功能聚合物复合材料。这种共聚物改性的石墨烯片已被证明是PVA的有效增强剂，因为即使在0.1重量%的低石墨烯重量分数下也实现了储能模量的显著增加（比纯PVA的储能模量高145%）。
2018-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Electronic properties of curved graphene sheets
提出了一个模型来研究微弯曲的石墨烯片的电子结构与任意数量的五边形-七边形对和Stone-Wales缺陷的宇宙学类比的基础上。由曲率引起的无序在局部态密度中产生特征图案，可以在扫描隧道和透射电子显微镜中观察到。
2007-02-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el hep-th
