用化学方法定制石墨烯成为可能

二维石墨烯是单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，有着全新的非常有趣的特性。

这种材料具有非常好的透明导电性和导热性，同时集柔韧与坚固于一身。此外，还可以通过例如将化学键合的原子和分子插入到石墨烯结构（所谓的官能团）中等方法，使其导电性在金属和半导体之间连续变化。

上述这些独特的性质，使得石墨烯的应用具有了更广泛的前景；如用于新兴光电半导体行业或超速组件制造业等。但是，这里有一个条件，那就是只有在石墨烯的合成阶段很好地控制其电导率、尺寸和通过功能化引入结构缺陷等属性后，石墨烯才能被成功地广泛用于半导体产业。

目前，由来自德国埃朗根-纽伦堡大学的Andreas Hirsch和来自维也纳大学的Thomas Pichler等组成的一个国际研究小组，最近完成了该领域的关键性突破研究。他们利用新开发的试验装置，能够识别化学改性过程中石墨烯每一步的振动光谱的特定指纹变化。这从理论上证明了：采用指纹图谱可以确定石墨烯上所键合的官能团的类型和数量，并且这种方法快速、准确。

他们验证了石墨烯化学键合氢的反应。该反应是通过控制水和特定化合物之间的化学反应来实现将离子插入石墨中，然后形成碳的晶体形态。

上图所示为具有化学键合氢原子的部分石墨烯网络。单一碳碳键与相邻的氢原子键合后其振动光谱信号变得更加明显（图中以不同颜色突出显示）。图片来源：Frank Hauke, FAU

该小组的另一位主要研究人员，来自厄瓜多尔Yachay理工大学的J. Chacon介绍说：“原位拉曼光谱法是一种非常有效的石墨烯表征技术，它可以在石墨烯的功能化过程中进行快速、无损、全面的表征，因此它在碳材料的发展历程中起到了至关重要的作用。”我们总是希望能够根据石墨烯半导体行业的实际应用需求来控制其电子传输特性，那么现在这项研究就使得按照我们的需求来定制想要的石墨烯材料成为了可能。

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