基于石墨烯的固體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究進(jìn)展

基于石墨烯的固體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究進(jìn)展

中國科學(xué)院合肥材料科學(xué)研究所固態(tài)研究所在基于石墨烯的新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的研究方面取得了進(jìn)展，研究人員將膠帶旋轉(zhuǎn)180度，然后將膠帶的兩端粘在一起，這樣就可以很容易地得到一條Mobius膠帶。Mobius膠帶是一種特殊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。莫比烏斯帶只有一個表面和一個邊界，由于其特殊的拓?fù)湫再|(zhì)，在工業(yè)和藝術(shù)領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。例如，由于帶的兩側(cè)可以同時使用，因此具有莫比烏斯結(jié)構(gòu)的輸送帶可以使用更長的時間。

只有一層碳原子層的石墨烯具有豐富的物理性質(zhì)。在石墨烯的基礎(chǔ)上，可以得到一定寬度的石墨烯納米帶，與紙和塑料片相似，石墨烯在平行于石墨烯的平面上很難拉伸或壓縮，但在垂直于石墨烯平面的方向上很容易彎曲，通過連接石墨烯納米肋的兩端，可以得到熟悉的碳納米管。博恩斯：莫比烏斯的石墨烯樂隊穩(wěn)定嗎莫比烏斯帶的結(jié)構(gòu)特征是什么

固體研究所王先龍博士和曾雉博士的導(dǎo)師利用第一原理方法對這一問題進(jìn)行了深入的研究，結(jié)果表明，石墨烯納米帶可以形成穩(wěn)定的Mobius結(jié)構(gòu)，Mobius帶的結(jié)構(gòu)隨石墨烯納米帶長寬比的變化而變化。長寬比：在石墨烯的莫比烏斯區(qū)形成一平面三角形，在三角形的頂部產(chǎn)生最大應(yīng)變，隨著寬度的增加，三角形區(qū)域會擴(kuò)大，在一定長度的條件下，合成莫比烏斯結(jié)構(gòu)所需的能量會越來越高，當(dāng)長寬比為莫比烏斯帶小于3.46，為三個三角形疊加的構(gòu)造。

在鋸齒形邊緣的石墨烯納米帶中，邊緣的碳原子具有局部磁矩，而局部磁矩在同一側(cè)和兩側(cè)分別是鐵磁和反鐵磁耦合。因此，整個石墨烯納米帶的總磁矩為零，電子結(jié)構(gòu)分析表明，由于石墨烯的Mobius結(jié)構(gòu)中只有一側(cè)存在，因此Mobius帶具有非零磁矩，一側(cè)的鐵磁耦合強度遠(yuǎn)大于反鐵磁耦合強度。兩側(cè)之間的柱腳強度。

石墨烯的莫比烏斯帶具有優(yōu)良的物理性質(zhì)、特殊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和鐵磁耦合邊緣態(tài)，有望在微電子、自旋電子學(xué)和光學(xué)領(lǐng)域得到應(yīng)用。

申請公布后。Phys。萊特。97123103（2010年），上述研究論文很快被NPG亞洲材料公司（NPG Asia Materials）收錄，標(biāo)題為納米電子學(xué)：帶有扭曲報告的石墨烯。

這項工作由國家自然科學(xué)基金（10774148, 10904148）和國家重大科學(xué)研究項目（973個項目）資助（2007 CB92500）。

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