Wetting and energetics in nanoparticle etching of graphene
熔融金属纳米颗粒最近已被用于构建具有晶体学边缘的石墨烯纳米结构。然而，这种情况发生的机制仍不清楚。在这里，我们提出了一个简单的模型，解释了液滴如何蚀刻石墨烯。两个因素可能有助于这个过程：石墨烯的平衡润湿性和支持它的衬底之间的差异，或与石墨烯边缘相关的大表面能。我们计算由于这些因素中的任何一个的蚀刻速度，并进行可测试的预测，以评估每个石墨烯蚀刻的意义。该模型具有通用性，也可应用于其它材料体系。作为一个例子，我们展示了我们的模型可以用来扩展目前的理论液滴运动的二元半导体表面。
2010-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Near room-temperature memory devices based on hybrid spin-crossover SiO2 nanoparticles coupled to single-layer graphene nanoelectrodes
在本文中，我们报告的混合纳米粒子（NP）的基础上的聚合物1D化合物[Fe（Htrz）2（trz）]（BF 4），这是一个最有前途的SCO系统设计的电子器件的电荷传输性能。特别是，我们首次使用了覆盖有二氧化硅壳并放置在单层石墨烯电极之间的混合SCO NP。我们证明了一个可重复的热滞后回线在室温以上的电导，这意味着没有退化的电流水平已被检测到，因此，我们得出结论，自旋跃迁的鲁棒性显着改善与以前的结果相比，与其他报告，甚至更大的组件和SCO对象参与。这种双稳性与石墨烯的多功能性相结合，为各种技术应用以及未来复杂的基础研究提供了一个有前途的方案。
2016-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electromechanical properties of freestanding graphene functionalized with tin oxide (SnO2) nanoparticles
用SnO2纳米颗粒官能化独立式石墨烯膜。提供均匀覆盖和化学合成的详细程序。使用扫描电子显微镜结合能量色散X射线分析确定元素组成。一种称为静电操纵扫描隧道显微镜的技术被用来探测功能化的独立石墨烯样品的机电性能。我们发现，与原始的独立石墨烯相比，垂直于平面的运动要大十倍，并提出了纳米颗粒封装模型。
2015-02-02 cond-mat.mes-hall
Controlling the nanoscale rippling of graphene with SiO2 nanoparticles
石墨烯的电子性质可以受到机械应变的显著影响。在石墨烯中诱导应变的一种实用方法是将这种原子级薄膜转移到具有特定介电常数的预图案化衬底上。使用纳米颗粒赋予石墨烯外在波纹的可能性尚未完全探索。在这里，我们研究的结构和弹性性能的石墨烯生长的化学气相沉积和转移到一个连续层的SiO2纳米粒子的直径约为25 nm，在Si衬底上制备的Langmuir-Blodgett技术。我们表明，转移的石墨烯的介电常数，从而膜应变可以通过在中等温度下退火来修改。桥接纳米颗粒的膜部分是悬浮的，并且可以通过原子力显微镜尖端和石墨烯之间的吸引力可逆地提升。这允许动态控制石墨烯纳米膜的局部形态。
2014-05-15 cond-mat.mes-hall
The structure and properties of graphene supported on gold nanoparticles
石墨烯覆盖的金属纳米颗粒构成了一种新型的杂化材料，它提供了一个独特的平台，研究等离子体效应，表面增强拉曼散射（SERS），和金属-石墨烯在纳米尺度上的相互作用。这种混合材料是通过将化学气相沉积生长的石墨烯转移到在二氧化硅晶片上产生的紧密间隔的金纳米颗粒上来制造的。利用原子力显微镜、光学反射光谱、扫描隧道显微镜和共焦拉曼光谱等技术研究了纳米颗粒负载石墨烯的形貌和物理性能。这项研究表明，石墨烯拉曼峰增强的一个因素，这取决于激发波长，根据表面等离子体共振的金纳米粒子，也对石墨烯纳米粒子的距离，这是调整退火在中等温度下。所观察到的SERS活性与石墨烯的纳米级尺寸相关。STM和STS测量表明，石墨烯中的电子态的局域密度调制的底层的金纳米粒子。
2015-04-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Dynamic strain in gold nanoparticle supported graphene induced by focused laser irradiation
贵金属纳米结构上的石墨烯构成了一种有吸引力的纳米复合材料，在传感器或能量转换方面具有潜在的应用。在这项工作中，我们研究了混合石墨烯/金纳米粒子结构的拉曼光谱和扫描探针方法的性能。采用聚焦激光对金薄膜进行局部退火，制备了纳米颗粒。该方法产生图案化的表面，在任意选择的微尺度区域形成NP。将通过化学气相沉积生长的石墨烯转移到制备的紧密间隔的金纳米颗粒上。虽然我们发现连续的较高强度（6 mW）激光照射逐渐增加了SiO2支撑的石墨烯中的掺杂和缺陷浓度，但是相同的照射程序在由金纳米颗粒支撑的石墨烯中没有引起这种不可逆效应。此外，激光照射在Au NPs上的石墨烯中引起动态流体静力学应变，这被证明是完全可逆的。这些结果可以在石墨烯/等离子体纳米粒子为基础的高温传感器在动态制度的发展具有影响。
2018-06-12 cond-mat.mes-hall
Atomistic modelling of frictional anisotropy of palladium nanoparticles on graphene
这篇文章是我们以前研究的金属纳米颗粒在石墨烯衬底表面的摩擦各向异性的其他温度条件下的延续。采用经典的分子动力学模型研究了钯纳米颗粒在石墨烯片上沿不同横向的摩擦力。研究了由10000个原子组成的纳米粒子在石墨烯表面高速滑动时的各向异性。纳米颗粒接触表面的不可通约性和短程有序性以及石墨烯变形的影响导致摩擦力没有明显的角度依赖性。
2021-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Surface plasmon resonances of protein-conjugated gold nanoparticles on graphitic substrates
我们提出了理论计算的蛋白质包覆的金纳米粒子的石墨烯和石墨基板上的吸收特性。当基底远离纳米粒子时，数值计算结果表明，对于任意尺寸的金纳米粒子，利用Mie理论和吸收光谱可以定量地确定聚集在金表面的牛血清蛋白分子的数量.在蛋白质结合的金纳米颗粒附近的石墨基底的存在显著增强了纳米颗粒的表面等离子体共振的红移。我们的研究结果表明，石墨烯和石墨提供相同的吸收带时，纳米粒子和基板之间的距离是大的。但在较短距离处，石墨烯-颗粒系统的共振波长峰不同于石墨-颗粒系统的共振波长峰。此外，还研究了石墨烯的化学势对光谱的影响。
2013-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Evidence for a quantum-spin-Hall phase in graphene decorated with Bi2Te3 nanoparticles
石墨烯器件中量子自旋霍尔效应的实现一直是一个突出的挑战，可以追溯到拓扑绝缘体领域的开始。石墨烯极弱的自旋轨道耦合--源于碳的低质量--构成了主要的障碍。我们从实验和理论上研究了通过用稀Bi 2 Te 3纳米颗粒随机装饰来增强石墨烯中的自旋轨道耦合。值得注意的是，多终端电阻测量表明存在的螺旋边缘状态的量子自旋霍尔相位的特性，磁场和温度依赖的电阻峰值，X射线光电子能谱，扫描隧道光谱，和第一性原理计算进一步支持这种情况。这些观察结果突出了石墨烯基量子自旋霍尔平台中自旋电子学和量子信息应用的途径。
2018-10-16 cond-mat.mes-hall
Vapour sensing properties of graphene-covered gold nanoparticles
我们研究了不同石墨烯-金杂化纳米结构的气敏特性。通过改变分析物（乙醇、2-丙醇和甲苯）的浓度和性质，我们观察到金纳米颗粒的局部表面等离子体共振附近的光谱中的位移。较小的圆顶状金纳米颗粒被证明对这些蒸气比稍大的扁平纳米颗粒更敏感。我们研究了金纳米颗粒的光学响应如何可以用波纹状石墨烯覆盖层进行调谐。我们表明，石墨烯的存在增加了对乙醇和2-丙醇的敏感性，而它降低了对甲苯暴露的敏感性（浓度高于30%）。在毛细管凝聚的框架下，光学响应曲线上观察到的斜率变化进行了讨论。这些结果可能对基于石墨烯-金混合物的新型传感器的开发产生潜在影响。
2019-05-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Substrate-Selective Adhesion of Metal Nanoparticles to Graphene Devices
研究发现银纳米颗粒在石墨烯/SiO2器件上优先粘附并完全金属化石墨烯沟道，而不覆盖钝化二氧化硅，可为免掩模金属沉积提供途径。
2023-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
Anisotropy enhancement of the Casimir-Polder force between a nanoparticle and graphene
我们推导了半无限材料上方的球形纳米颗粒与石墨烯覆盖的界面之间的热Casimir Polder能量和力的解析表达式。我们详细分析了金纳米颗粒和单层原始石墨烯之间的Casimir Polder力，重点关注各向异性的影响。我们表明，各向异性的效果，即球形纳米颗粒的形状和取向，具有比石墨烯的可调谐性大得多的力的影响。调谐和各向异性的影响加起来，使得我们观察到的力在理想金属情况下的20-50%之间，这比金属半空间和石墨烯层之间的卡西米尔力的结果大得多。
2015-03-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Thermal Properties of the Binary-Filler Composites with Few-Layer Graphene and Copper Nanoparticles
报道了由石墨烯和铜纳米颗粒组成的环氧基二元复合材料的热性能。结果发现，“协同”填料效应，揭示了作为一个强大的增强复合材料的热导率与大小不同的填料，具有明确的填料加载阈值。具有约15重量%的中等石墨烯浓度的复合材料的热导率随着铜纳米颗粒的负载量接近约40重量%而突然增加，随后饱和。这种效应归因于球形铜纳米颗粒在大的石墨烯薄片之间的插入，导致形成高导热的渗滤网络。相比之下，在具有高石墨烯浓度（~40重量%）的复合材料中，热导率随着铜纳米颗粒的添加而线性增加。在低于7 wt.%的低石墨烯负载下观察到电渗流，这是由于石墨烯的大纵横比。在所有浓度的填料，低于和高于电渗流阈值，热传输是由声子为主。所得结果揭示了石墨烯填料和铜纳米粒子在复合材料中的相互作用，并证明了这种杂化环氧复合材料在热界面材料和粘合剂中的实际应用潜力。
2019-05-21 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Spectrally Selective Thermal Emission from Graphene Decorated with Metallic Nanoparticles
我们在过去的工作中表明，纳米图案化单层石墨烯（NPG）能够在中红外（中红外）从3到12 $μ$ m的光谱选择性热发射。在这种情况下，光谱选择通过石墨烯内部的局部表面等离子体（LSP）共振来实现。在这里，我们表明，石墨烯装饰的金属纳米粒子，如银纳米立方体或纳米球，也实现光谱选择性热发射，但在这种情况下，通过声学石墨烯等离子体激元（AGPs）之间的石墨烯和银纳米粒子内的介电材料本地化。我们的时域有限差分（FDTD）计算表明，光谱选择性热辐射发射可以通过门电压调谐到两个不同的波长制度，即大气不透明的制度之间的$λ=5$ $μ$ m和$λ=8$ $μ$ m或大气透明的制度之间的$λ=8$ $μ$ m和$λ=12$ $μ$ m。这允许在用于前一种状态的辐射热捕获模式和用于后一种状态的辐射冷却模式之间进行电切换。我们的理论结果可用于开发用于智能织物的石墨烯基热管理系统。
2022-09-23 cond-mat.mes-hall
Self-Organized Platinum Nanoparticles on Freestanding Graphene
用铂纳米颗粒（Pt NP）成功地官能化了独立式石墨烯膜。高分辨率的透射电子显微镜显示了一个均匀分布的单晶Pt纳米粒子，往往表现出一个优先的取向。出乎意料的是，还发现NP部分暴露于真空，其中顶部Pt表面高于石墨烯衬底，如从原子尺度扫描隧道显微镜图像和详细的分子动力学模拟推断的。在生长过程中的局部应变积累被认为是起源的NP自组织。这些发现有望塑造未来开发用于燃料电池的Pt NP催化剂以及基于NP-官能化石墨烯的高性能电子产品的方法。
2014-12-18 cond-mat.mes-hall
Nanoparticle Shape Selection By Repulsive Interactions: Metal Islands on Few Layer Graphenes
吸附在少层石墨烯上的金属原子冷凝以形成纳米尺寸的液滴，其生长受到来自金属液滴和石墨烯之间的电荷转移的表面张力和排斥静电相互作用之间的竞争的尺寸限制。对于功函数失配大且液滴表面张力小的情况，生长的液滴对于一族形状不稳定性而言可能是不稳定的。我们观察到这种现象的Yb沉积和退火的几层石墨烯和开发一个理论模型来描述它通过研究的重整化的线张力的二维液滴的排斥粒子间的相互作用。我们的模型描述了纳米颗粒的形状不稳定性的发生，其中的生长是由一个通用的排斥势的大小限制，并提供了一个很好的帐户的实验观察到的结构Yb在石墨烯上。
2010-07-26 cond-mat.mes-hall
Graphene induced tunability of the surface plasmon resonance
通过改变插入石墨烯和纳米颗粒之间的Al2O3间隔层的厚度来证明表面等离子体共振波长的可调谐性。通过将间隔层厚度从0.3 nm变化到1.8 nm，谐振波长从583 nm移动到566 nm。该偏移是由于在金纳米颗粒和单层石墨烯膜中激发的局部表面等离子体激元之间的电磁场耦合强度的变化。相反，当系统中不存在石墨烯膜时，在改变间隔物厚度时没有观察到谐振波长的明显偏移。
2012-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit interaction in Pt or Bi2Te3 nanoparticle-decorated graphene realized by a nanoneedle method
自旋轨道相互作用（SOI）的引入和随后的二维（2D）拓扑相的出现对于电压控制和零发射能量自旋电子器件至关重要。相比之下，石墨烯由于碳原子的质量小，基本上缺乏SOI，并且SOI的适当实验报告很少。在这里，我们通过开发原始的纳米针方法来控制重纳米颗粒[铂（Pt）或碲化铋（Bi 2 Te 3）]在单层石墨烯上的少量（覆盖率< 8%）随机装饰。X射线光电子能谱支持纳米颗粒的低损伤和低污染装饰，表明存在Bi-C和Te-C耦合轨道。在样品中，我们发现了与粒子密度相关的非局域电阻（RNL）峰，这归因于能量高达约30 meV的SOI产生的（逆）自旋霍尔效应（SHE）。这是一个更大的值比以前的报告，并支持扫描隧道光谱。目前的观察应该导致石墨烯的拓扑相，其可以通过用受控的少量重纳米颗粒随机装饰来引入，以及它们的应用。
2018-07-09 cond-mat.mes-hall
Frictional anisotropy of metal nanoparticles adsorbed on graphene
采用经典的分子动力学模拟研究了银和镍纳米颗粒在石墨烯片上不同横向剪切时的摩擦力。结果表明，两种金属都存在摩擦各向异性。在大多数情况下，摩擦力的最大值大约是最小值的两倍。摩擦力分量的瞬时值对纳米岛的质心位置的相应横向分量的依赖性的形式强烈地依赖于滑动方向，在滑动方向和不规则方向之间变化。提出了基于“补丁”模型的定性解释的结果。
2013-03-18 cond-mat.mes-hall
Friction and mobility of carbon nanoparticles on a graphene sheet
它示出使用分子动力学的方法，碳纳米颗粒（矩形石墨烯片，球形富勒烯的大小$L<10$ nm）的表面上的热化的石墨烯片躺在一个平坦的基板上的运动可以被描述为在一个粘性介质中的颗粒的运动与恒定的摩擦系数，其值取决于温度和颗粒尺寸。它已被证明有两种类型的有效摩擦：扩散和弹道。在弹道运动状态下（以速度$v>100$ m/s），由于移动的纳米颗粒与石墨烯片的热平面外弯曲振动的相互作用而发生减速。因此，随着温度的升高，摩擦系数单调增加。在扩散运动状态下（以$v<10$ m/s），由于颗粒需要克服局部能垒而产生摩擦，因此摩擦随温度升高而减小。弹道和扩散摩擦之间的差异在低温下最明显，因为纳米颗粒在弹道运动状态下的流动性随着温度的升高而降低，而在扩散状态下则单调增加。它示出的法向力的存在下，按纳米粒子的基板导致其与基板的摩擦增加。
2022-02-13 cond-mat.mes-hall
Study of electromagnetic enhancement for surface enhanced Raman spectroscopy of SiC graphene
通过在石墨烯和金纳米颗粒之间插入一层Al2O3，研究了石墨烯表面增强拉曼光谱（SERS）的电磁增强效应。采用不同的激发激光，研究了激光波长与SERS的关系。理论计算表明，石墨烯的存在对金纳米粒子的消光光谱有调制作用。激发激光波长与增强因子关系的实验结果与计算结果吻合较好。增强因子与间隔层厚度之间呈指数关系。
2012-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene wrinkling induced by monodisperse nanoparticles: facile control and quantification
通过引入尺寸与应变相干长度相当的单分散纳米颗粒（NPs），实现了单层石墨烯（1-LG）在纳米尺度下的受控双晶化，1-LG的分层部分的典型指纹被识别为对1-LG的主要拉曼模式的实质性贡献。模式的拉曼位移的相关分析清楚地解析了1-LG的拉曼模式。LG分别与基板接触和从基板剥离。拉曼特征的强度的分层的1-LG线性增加的皱纹的量，确定通过先进的处理原子力显微镜数据。因此，我们的研究提供了通用的方法，微调和易于量化的石墨烯形貌高达~ 60%的石墨烯。
2015-04-21 cond-mat.mes-hall
The characterization of Co-nanoparticles supported on graphene
采用密度泛函理论计算和X射线光电子能谱学测量了分散在石墨烯/Cu上的Co纳米颗粒。发现对于低钴厚度（0.02 nm - 0.06 nm），Co形成非均匀分布的岛，其在暴露于空气下被强烈氧化以形成钴氧化物。在高达2nm的更大厚度下，上部Co层类似地被氧化，而接触石墨烯的下部层保持金属性。测量结果表明Co2+氧化态，没有证据表明在任何Co厚度下出现3+态，与CoO和Co[OH]2一致。结果表明，较厚的Co（2nm）覆盖诱导形成的保护性氧化物层，同时提供的Co纳米粒子的磁性。
2015-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Casimir-Polder attraction and repulsion between nanoparticles and graphene in out-of-thermal-equilibrium conditions
本文基于Dirac模型和极化张量方法，研究非热平衡条件下纳米颗粒与石墨烯间的Casimir-Polder力，发现低温石墨烯片可使吸引力在特定间距处消失并转为排斥力，为石墨烯基础研究及微器件力控制提供新途径。
2024-02-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Phonon-Driven Selective Modulation of Exciton Oscillator Strengths in Anatase TiO2 Nanoparticles
原子核运动对电子响应的影响是材料科学研究的热点。相干声学声子可以在超声频率下动态地改变光学、磁性和力学性质，在传感器和换能器方面具有广阔的应用前景。在这里，通过超快宽带深紫外光谱，我们表明，相干声学声子限制在TiO2 TiO $_2$纳米粒子可以选择性地调制由材料支持的二维束缚激子的振子强度。我们使用多体微扰理论的计算，揭示了变形势是所观察到的相干声波包的产生背后的机制。我们的研究结果提供了一种在室温下操纵和动态调节激子在深紫外区的性质的方法。
2018-05-01 cond-mat.mes-hall
Selective Gas Sensing with a Single Pristine Graphene Transistor
我们表明，不同的化学品的蒸汽产生明显不同的影响，对石墨烯的低频噪声谱。在一项系统研究中发现，一些气体改变石墨烯器件的电阻而不改变其低频噪声谱，而其他气体通过诱导具有独特特征的洛伦兹分量来修改噪声谱。石墨烯装置中的洛伦兹噪声凸起的特征频率fc对于不同的化学品是不同的，并且对于四氢呋喃和氯仿蒸气分别从fc=10 - 20 Hz变化到fc=1300 - 1600 Hz。所获得的结果表明，低频噪声与其他感测参数的组合可以允许人们利用单个原始石墨烯晶体管实现选择性气体感测。我们用石墨烯进行气体传感的方法不需要石墨烯表面功能化或制造一系列设备，每个设备都被调谐到某种化学物质。
2012-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Voltage gated inter-cation selective ion channels from graphene nanopores
生物蛋白质离子通道具有选择性控制离子流的能力，在许多生理过程中发挥着重要作用。对于需要生物离子通道功能的实际应用，石墨烯提供了一种有前途的固态替代品，由于其原子薄和机械强度。在这里，我们证明了引入到石墨烯膜中的纳米孔，直径高达50 nm，表现出阳离子间的选择性，K+比二价阳离子优先约20倍，并且可以通过施加的栅极电压来调节。石墨烯装置的液体原子力显微镜揭示孔附近的表面纳米气泡负责所观察到的选择性行为。分子动力学模拟表明，离子穿过孔的移位可能经由孔和纳米气泡边缘处的薄水层发生。我们的结果表明，通过固态纳米孔装置和通过利用去湿状态的孔显示的阳离子间选择性的显著改善，提供了一种制造选择性石墨烯膜的方法，该方法不依赖于亚纳米孔的制造。
2019-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of graphene on the polarizability of a neighbour nanoparticle: a dyadic Green's function study
我们讨论的纳米粒子的极化率的重正化的存在下，无论是（i）一个连续的石墨烯片或（ii）等离子体石墨烯光栅，考虑到延迟效应。我们的分析表明，在石墨烯中的表面等离子体激元的激发产生了很大的增强的实部和虚部的重整化极化率。我们表明，虚部可以改变的因素高达100相对于其值在没有石墨烯。我们还表明，在光栅的情况下的谐振比在连续的片材窄。在光栅的情况下，它示出的谐振可以通过改变光栅的几何参数进行调谐。
2017-10-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Crystallogprahically selective nanopatterning of graphene on SiO2
石墨烯具有许多有利的性质，但其缺乏电子带隙使得这种二维材料对于许多纳米电子应用（例如场效应晶体管）来说是不切实际的。通过将石墨烯图案化成具有几纳米宽度的带，打开限制诱导的间隙，可以避免这个问题。这种带状物的电子性质取决于它们的尺寸和带状物边缘的晶体学取向。因此，高度寻求能够区分石墨烯的锯齿形和扶手椅型边缘终端的蚀刻工艺。在这方面的贡献，我们表明，这种各向异性，干法蚀刻反应是可能的，我们用它来获得锯齿形边缘的石墨烯带。我们证明，碳去除反应的起始位置可以精确地定制。
2009-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Renormalization of nanoparticle polarizability in the vicinity of a graphene-covered interface
我们研究了由可极化（纳米）粒子和放置在两个纳米粒子之间的界面处的单个石墨烯片组成的超材料的电磁特性。我们表明，粒子的极化率是重整化的，因为电磁耦合到表面等离子体支持的石墨烯，这导致在色散行为，不同的极化率组件对应的诱导偶极矩，平行和垂直的石墨烯片。特别是，这种效果被预测发生的金属颗粒，其裸露的极化率在太赫兹（THz）区域几乎等于其半径的立方（倍$4π\varepsilon_0$）。这打开了在石墨烯中激发表面等离子体并通过简单地使用随机沉积在其顶部的单层金属颗粒来增强其在THz范围内的吸收的可能性，正如我们通过显式计算所示的那样。
2015-06-08 cond-mat.mes-hall
Dynamic Imaging of Au-nanoparticles via Scanning Electron Microscopy in a Graphene Wet Cell
液体环境中的高分辨率纳米成像对于研究生物和化学系统中的分子相互作用至关重要。特别是，电子显微镜是纳米级成像的黄金标准工具，但其高真空要求使应用于液体样品极具挑战性。在这里，我们提出了一种新的基于石墨烯的湿电池装置，其中可以直接在液体环境内进行高分辨率SEM（扫描电子显微镜）和能量色散X射线（EDX）分析。石墨烯是一种理想的膜材料，因为其高透明度，导电性和机械强度可以支持SEM的高真空和接地要求，同时实现最大的分辨率和信号。特别地，我们获得了在石墨烯湿电池内经历布朗运动的纳米颗粒的高分辨率（< 5 nm）SEM视频图像和在液体环境中的纳米颗粒组合物的EDX分析。我们获得的分辨率超过目前的传统氮化硅器件在更高的电子剂量下在SEM和TEM中成像。
2015-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Valley-Selective Topological Ordered States in Irradiated Bilayer Graphene
无间隙双层石墨烯易受各种自发带隙状态的影响。然而，正如理论预测和实验观察到的那样，基态在拓扑上是微不足道的，因为与谷无关的能隙在能量上是有利的。在这里，我们表明，在层间电场和圆偏振光的应用下，一个谷可以选择表现出原来的相互作用不稳定性，而另一个被冻结。调整这个Floquet系统稳定多个竞争的拓扑有序状态，区分边缘运输和圆二色性。值得注意的是，量子化的电荷，自旋和谷霍尔电导率共存于一个稳定的状态。
2017-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Selective Conduction of Organic Molecules via Free-Standing Graphene
通过分子动力学，在热梯度驱动下，在石墨烯衬底上的十种有机气体分子之间进行竞赛。观察到的分子的快速导电与芳香族化合物的选择性。这种选择性源于芳香分子的平面结构有助于保持与基底的较短距离，这是气固界面驱动力的关键。漂移速度随分子密度的降低而单调增加，即使对于单个分子也没有观察到弹道输运。发现了苯分子在大的热梯度下的非线性传导机制。在低温下，分子在石墨烯衬底中聚集并沿着特定的路径集体运动。
2020-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Selective Molecular Sieving through Porous Graphene
膜作为选择性屏障，在细胞区室化和工业规模的化学和气体净化等过程中发挥重要作用。理想的膜应该尽可能薄以最大化通量，机械坚固以防止破裂，并且具有明确的孔径以增加选择性。石墨烯是开发尺寸选择性膜的极好起点，因为其原子厚度、高机械强度、相对惰性和对所有标准气体的不渗透性。然而，必须将可以排除较大分子但允许较小分子通过的孔引入材料中。在这里，我们展示了紫外线诱导的氧化蚀刻可以在微米级石墨烯膜中产生孔，并将所得膜用作分子筛。加压起泡测试和机械共振用于测量各种气体（H2、CO2、Ar、N2、CH4和SF6）通过孔的传输。实验测得的泄漏率，分离因子，拉曼光谱同意以及通过少量的埃大小的孔隙渗出模型的基础上。
2012-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface Enhanced Raman Spectroscopy of Graphene
表面增强拉曼散射（SERS）利用入射场在金属纳米结构中诱导的表面等离子体激元来显著增加拉曼强度。石墨烯为研究SERS提供了理想的原型二维（2D）测试材料。它的拉曼光谱是众所周知的，石墨烯样品是完全可重复的，高度可控制到原子尺度，并且可以几乎无缺陷。我们报道了通过在石墨烯/SiO $_2$（300 nm）/Si上沉积具有良好尺寸的Au颗粒阵列而从石墨烯获得的SERS。我们在633 nm处检测到显著增强。为了阐明SERS的物理机制，我们发展了一个定量的分析和数值理论。石墨烯的2d性质允许拉曼增强的封闭形式描述。这与纳米颗粒截面成比例，即米氏增强的四次方，并且与石墨烯和纳米颗粒之间的间隔的十次方成反比。一个结果是金属纳米盘是2d中SERS的理想实施例。
2010-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen dissociation catalyzed by carbon coated nickel nanoparticles: experiment and theory
基于实验测量和第一性原理计算的结合，我们报道了一种新型的碳基催化材料，并描述了在多层石墨烯包裹的镍纳米颗粒存在下，在室温下显著加速镁的氢化。与石墨和镍纳米颗粒的混合物相比，镁氢化速率的增加证明了所探索的纳米复合材料的固有催化性能。模拟结果表明，金属衬底的掺杂和Stone-Wales缺陷的存在使多层石墨烯从化学惰性模式转变为化学活性模式。讨论了纳米粒子的尺寸和温度对纳米粒子的影响。
2012-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Selective surface functionalization at regions of high local curvature in graphene
将单层石墨烯沉积在用SiO2纳米颗粒（NPs）装饰的Si晶片基底上，然后暴露于从其重氮前体原位产生的芳基。使用显微拉曼映射，发现芳基自由基选择性地与覆盖NP的石墨烯区域反应。增强的化学反应性归因于石墨烯的局部机械变形引起的应变能增加。
2012-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Band-selective simulation of photoelectron intensity and converging Berry phase in trilayer graphene
本研究通过紧束缚框架下的能带选择性模拟，发现ABA堆叠三层石墨烯的贝里相位随结合能变化并在带接触点收敛，为调控贝里相位及相关新奇量子现象提供了新方法。
2024-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dissipation in finite systems: Semiconductor NEMS, graphene NEMS, and metallic nanoparticles
本论文研究了三种介观系统及其集体自由度如何受到耗散环境的影响：a）基于半导体材料的纳米机电系统，以及表面摩擦过程如何在低温下限制其振动本征模的品质因数，并引起频率偏移; b）基于石墨烯的纳米谐振器，以及限制其基本弯曲的品质因数的几种阻尼机制（弯曲）本征模，以及c）由激光脉冲在金属纳米团簇中产生的表面等离子体激元的耗散动力学，讨论了一个非常常见的理论模型的有效性和局限性，用于其描述。
2007-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Nonequilibrium Casimir-Polder Interaction Between Nanoparticles and Substrates Coated with Gapped Graphene
本文利用 Dirac 模型和极化张量计算纳米颗粒与带隙石墨烯包覆熔融石英基底间的非平衡 Casimir-Polder 力，揭示基底温度和能隙对力大小及石墨烯效应的影响。
2024-03-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Designing hybrid graphene oxide- gold nanoparticles for nonlinear optical response: Experiment and theory
材料对光的非线性光学吸收由于其微扰性质而很弱，尽管强的非线性响应对于光限幅和光开关的应用至关重要。在这里，我们从实验和理论上证明了一个非常有效的方案，激发态吸收的施主和受主材料之间的电荷转移作为新的方法，以提高非线性吸收的数量级。利用这个想法，我们已经证明了在还原的氧化石墨烯中的强激发态吸收（ESA），否则其在高通量下显示出增加的透明度，并且通过以串联配置连接金纳米颗粒（AuNP）而在氧化石墨烯中将ESA增强一个数量级，所述串联配置在等离子体波长下激发时充当有效的电荷转移对。为了解释这种前所未有的增强效应，我们基于两种材料之间的电荷转移建立了一个五能级速率方程模型，并对结果进行了数值模拟。为了理解界面电荷转移与附着到氧化石墨烯片的功能配体的浓度和类型的相关性，我们已经从第一性原理计算研究了具有各种可能的配体构型的AuNP-氧化石墨烯界面。通过使用我们的混合材料的强ESA，我们已经制造了基于液体电池的高性能光学限幅器，其重要的器件参数优于基准光学限幅器。
2018-03-29 cond-mat.mes-hall
Nonequilibrium Casimir-Polder Force between Nanoparticles and Graphene-Coated Silica Plate: Combined Effect of the Chemical Potential and Mass Gap
本文研究非平衡条件下纳米颗粒与石墨烯包覆二氧化硅板的Casimir-Polder力，基于Dirac模型极化张量方法计算，揭示了化学势、质量隙与温度对力的联合调控规律及物理机制。
2024-03-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Graphene-based thermal repeater
在这封信中，我们已经证明了通过打开一个光滑的传热通道来有效地传递两个纳米颗粒之间的辐射热通量的可能性。通过在纳米粒子表面包覆二氧化硅壳层和在基底表面修饰多层石墨烯片，纳米粒子附近激发的局域声子极化激元可以与基底附近的多个表面等离子体激元耦合，实现远距离的热传递。在远场区，热传递可以增强六个数量级以上，中继距离可以高达35倍。为实现远距离的能量调制或热通信提供了一种途径。
2019-12-27 cond-mat.mes-hall
Moiré induced organization of size-selected Pt clusters soft landed on epitaxial graphene
二维六边形阵列的Pt纳米粒子（1.45 nm的直径）已获得通过沉积的预成型和大小选择的Pt 80纳米粒子在石墨烯上。这种原始的自组织是在室温下由外延生长在Ir（111）表面上的石墨烯的2D周期性起伏（莫尔图案）诱导的。利用扫描隧道显微镜、掠入射X射线散射等技术对Pt团簇的形貌和组织进行了表征，并研究了退火过程中的结构演变。软着陆的集群仍然是准球形的，很大一部分似乎是固定在特定的莫尔网站。有组织的集群的比例的定量测定表明，所获得的几乎球形的纳米粒子的六边形阵列是稳定的高达650 K，这是一个强的集群表面相互作用的指示。
2014-12-01 cond-mat.mes-hall
Excitation-Energy-Selective Control of Hot-Carrier Cooling via a Resonant Optical-Phonon Bottleneck in Graphene
Texas Tech University（德克萨斯理工大学）；U.S. Naval Research Laboratory（美国海军研究实验室）；Georgetown University（乔治城大学）
研究通过石墨烯中的共振光学声子瓶颈实现了对热点载流子冷却的激发能选择性控制，揭示了载流子弛豫时间与激发光子能量之间的非单调依赖关系，并展示了通过增强光学声子寿命来抑制能量向晶格转移的机制。
2026-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial graphene on SiC: 2D sheets, selective growth and nanoribbons
综述了利用限制控制升华法在SiC上外延生长石墨烯的研究进展，重点介绍了在4 H-SiC碳表面上的多层和单层外延石墨烯以及在生长抑制或生长增强掩模下的定向和选择性生长结构。还介绍了模板化石墨烯纳米结构生长的最新进展，例如数十微米长的非常良好限制和隔离的20- 40 nm宽的石墨烯带。最后给出了带阵列与硅片大规模集成的方案。
2016-11-27 cond-mat.mes-hall
Formation of wrinkles on graphene induced by nanoparticles: atomic force microscopy study
单层石墨烯（GN）中的褶皱影响GN的电子和输运性质。通过将GN放置在用纳米颗粒（NP）装饰的基底上，可以达到限定的皱纹网络。为了解释GN电子结构的拓扑学诱导的变化背后的机制，并将其与扭曲相关联，GN形态的正确描述是非常重要的。我们在这里演示了如何确定从原子力显微镜（AFM）图像是否GN是在与基板接触或它是分层的，如何是连接与纳米粒子的密度的层的褶皱，如果有优先取向的皱纹。还讨论了隐藏在GN层下面的NP的检测的相关性。该研究是在Si-SiO2基底顶部的GN的九个样品上进行的，所述GN用标称直径为6和10 nm的金属氧化物NP装饰。NP密度在20至470个NP/um 2的范围内变化。皱纹的投影面积随着NP密度的增加而线性增加，与NP尺寸无关。
2015-05-11 cond-mat.mes-hall
Selective transmission of Dirac electrons and ballistic magnetoresistance of \textit{n-p} junctions in graphene
我们发现，静电产生的n-p结分离的电子和空穴气体区域的石墨烯单层传输只有那些准粒子接近它几乎垂直的n-p界面。通过单个n-p结的载流子的这种选择性传输将在这种结的阵列中的非局部磁阻效应中表现出来，并且确定了石墨烯中n-p结通用的电流噪声中的不寻常的Fano因子。
2006-03-23 cond-mat.mes-hall
Fabrication of zinc oxide/graphene-carbon nanotubes nanocomposite with enhanced dye degradation ability
本研究制备了氧化锌/石墨烯-碳纳米管纳米复合材料，经多种表征验证其结构，实验证明该材料比纯ZnO纳米颗粒具有更优异的罗丹明B染料降解能力。
2024-12-11 cond-mat.mes-hall
Layer-selective chirality switch in bilayer graphene intercalated by Janus monolayers
Institute of Informatics, Slovak Academy of Sciences（斯洛伐克科学院信息学研究所）；Faculty of Physics, University of Belgrade（贝尔格莱德大学物理学院）
研究了用Janus单层插入双层石墨烯，通过第一性原理计算等方法，发现能诱导面内Rashba自旋纹理层选择性开关，可独立控制自旋电流方向，为门可调、层选择性自旋电子器件提供了有前途的平台。
2026-08-21 cond-mat.mes-hall
Moiré superlattices in strained graphene-gold hybrid nanostructures
石墨烯-金属纳米粒子杂化材料不仅具有金属纳米粒子和石墨烯的独特性质，而且由于石墨烯和纳米粒子之间的相互作用，还具有其他新的性质。这项研究表明，金纳米岛可用于定制石墨烯的局部电子性质。在结晶金纳米岛上的石墨烯表现出莫尔超晶格，其在局部态密度中产生次级狄拉克点。相反，石墨烯覆盖的金区域在退火时经历多晶到Au（111）的相变。此外，具有不同莫尔周期的莫尔超晶格的纳米尺度共存也被揭示。其中一些莫尔周期非常大，这不能用石墨烯和最顶层Au（111）层之间的标准晶格失配来解释。密度泛函理论和分子动力学模拟首次表明，在这种情况下，石墨烯和界面金属层是应变的，导致扭曲的晶格常数，并因此减少失配。通过扫描隧道光谱，还观察到了由大波长莫尔条纹引起的室温电荷局域化。这些发现可以为石墨烯/金属界面的应变工程开辟一条路线，这些界面具有各种莫尔超晶格和定制的纳米级信息编码的电子特性。
2016-06-30 cond-mat.mes-hall
Selective self-excitation of higher vibrational modes of graphene nano-ribbons and carbon nanotubes through magnetomotive instability
我们从理论上证明了石墨烯纳米带和碳纳米管的高模弯曲振动的选择性自激发的磁动不稳定性的手段的可行性。除机械谐振器外，该器件仅由恒压源、电感、电容、栅电极和恒定磁场组成。对石墨烯和碳纳米管进行了数值模拟，显示出总体相似的行为，但主要由于非线性机械弯曲力而产生一些差异。两种材料的优点和缺点进行了讨论。
2011-12-05 cond-mat.mes-hall
Graphene-like Membranes: From Impermeable to Selective Sieves
最近，有人提出石墨烯膜可以作为标准气体不可渗透的原子结构。对于一些其他应用，需要更高水平的孔隙率，并且所谓的多孔石墨烯（PG）和联苯碳（BPC）膜是有效地用作选择性筛的良好候选物。在这项工作中，我们使用经典的分子动力学模拟研究膜渗透的He和Ar原子的动力学和可能的选择性效应。对于石墨烯膜，我们没有观察到通过膜和/或膜/基底界面的任何泄漏，直到临界压力极限，然后发生突然的膜脱离。PG和BPC膜不像石墨烯膜那样不可渗透，但取决于原子类型，扩散存在显著的能量势垒。结果表明，这种多孔膜可以有效地用作纯气体和混合气体的选择性筛。
2014-05-21 cond-mat.mes-hall
Atomic, electronic and magnetic structure of graphene/iron and nickel interfaces: theory and experiment
第一性原理计算的碳覆盖的镍和铁基板上的原子，电子和磁性结构的影响表明，在金属基板的原子上的原子间距离和磁矩的变化微不足道。单层和少层石墨烯对铁表面的覆盖引起层之间的轨道占据和交换相互作用的显著变化，而镍基板的情况下，轨道有序和交换相互作用的变化要小得多。实验测量表明Fe@C纳米颗粒中存在铁磁性fcc-铁和Ni@C纳米颗粒的超顺磁性行为。
2014-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
