較近，在國家自然科學基金委員會、科技部和中國科學院的資助下，中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家（聯(lián)合）實驗室先進炭材料研究部研究員成會明、任文才研究小組在石墨烯的控制制備、結(jié)構(gòu)表征與物性的研究方面取得了一系列新的進展，相關(guān)的研究成果發(fā)表在國際期刊上。 石墨烯（graphene）是由單層碳原子緊密堆積成二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的一種碳質(zhì)新材料，是構(gòu)建其他維度碳質(zhì)材料（如零維富勒烯、一維碳納米管、三維石墨）的基本單元。石墨烯具有的電學、熱學和力學性能，可望在高性能納電子器件、復合材料、場發(fā)射材料、氣體傳感器及能量存儲等領(lǐng)域獲得廣泛應用。由于其獨特的二維結(jié)構(gòu)和的晶體學質(zhì)量，石墨烯蘊含了豐富而新奇的物理現(xiàn)象，為量子電動力學現(xiàn)象的研究提供了理想的平臺，具有重要的理論研究價值。因此，石墨烯迅速成為材料科學和凝聚態(tài)物理領(lǐng)域近年來的研究熱點之一。 中國科學院金屬所沈陽材料科學國家（聯(lián)合）實驗室先進炭材料部的研究人員在石墨烯的研究方面取得的進展主要包括以下三個方面。 可控制備出高質(zhì)量石墨烯。根據(jù)層數(shù)不同，石墨烯的電子結(jié)構(gòu)會發(fā)生顯著變化，因此實現(xiàn)石墨烯層數(shù)的可控制備十分關(guān)鍵。與微機械剝離和外延生長方法相比，化學剝離是一種有望實現(xiàn)石墨烯低成本宏量制備的有效方法，但所制備的石墨烯大多為單層、雙層和多層石墨烯的混合物。基于對化學剝離方法制備石墨烯過程的分析，他們提出了利用石墨原料的尺寸與結(jié)晶度不同來控制石墨www.guangyaoshimo.com烯層數(shù)的策略，宏量控制制備出單層、雙層和三層占優(yōu)的高質(zhì)量石墨烯，被審稿人認為是“石墨烯研究和應用的重大進展”。為了進一步提高化學剝離方法制備的石墨烯的質(zhì)量，他們根據(jù)氫電弧放電反應溫度高、可實現(xiàn)快速加熱及原位還原的特點，采用電弧加熱膨脹解理石墨以去除含氧官能團和愈合結(jié)構(gòu)缺陷，進而提高了石墨烯的質(zhì)量。較普通快速加熱方法，采用氫電弧方法制備的石墨烯的抗氧化溫度提高了近100℃，導電率提高了近2個數(shù)量級。 提出了表征石墨烯結(jié)構(gòu)的新方法。石墨烯表征方法的建立是對其結(jié)構(gòu)進行快速有效表征、控制制備及應用的前提和基礎(chǔ)。他們在反射率計算的基礎(chǔ)上，引入色度學空間概念，提出了快速、準確、無損表征石墨烯層數(shù)的總色差方法，解釋了只有在特定基底上石墨烯可見的原因，并利用該方法對基底和光源進行了優(yōu)化，提出并實驗證實了更利于石墨烯光學表征的基底和光源，提高了光學表征的精度，為石墨烯層數(shù)的快速準確表征、控制制備及物性研究奠定了基礎(chǔ)。