石墨烯由排列成蜂窩結(jié)構(gòu)的單層碳原子組成。這種材料不僅在基礎(chǔ)研究中受到關(guān)注，而且由于其獨(dú)特的性能（包括出色的導(dǎo)電性及力學(xué)性能）在各種應(yīng)用中也引起了人們的興趣。為了挖掘石墨烯的潛能，許多研究團(tuán)隊(duì)都在嘗試使用不同元素的原子代替晶格中的碳原子，以期待看到不同的特性。此外若能在晶格中形成孔，還能改變石墨烯的電磁性能。

不久前，由巴塞爾大學(xué)的物理學(xué)家Ernst Meyer教授和伯恩大學(xué)的化學(xué)家dr. Shi-Xia Liu 領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組成功研發(fā)出了一批特殊的多孔石墨烯帶，不僅含有周期性孔，而且晶格中的特定碳原子會(huì)被氮原子取代——整體結(jié)構(gòu)類(lèi)似于梯子，每個(gè)梯級(jí)包含兩個(gè)氮原子。研究人員在《美國(guó)化學(xué)會(huì)雜志》上報(bào)告說(shuō)，這些碳帶具有半導(dǎo)體特性，使其在電子和量子計(jì)算中具有吸引力。

在梯子的每個(gè)梯級(jí)中，兩個(gè)碳原子已被氮原子（藍(lán)色）所取代

為了合成這些多孔的，含氮的石墨烯碳帶，研究人員在真空中一步一步地加熱了各個(gè)構(gòu)件，并在銀表面上對(duì)其進(jìn)行了加熱。帶狀物在高達(dá)220℃的溫度下形成。原子力顯微鏡使研究人員不僅可以監(jiān)測(cè)合成中的各個(gè)步驟，而且可以確認(rèn)分子是否具有完美的梯形結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性。

利用掃描隧道顯微鏡，來(lái)自巴塞爾大學(xué)物理系和瑞士納米科學(xué)研究所的科學(xué)家們也證明了這些新的石墨烯帶不再像純石墨烯一樣是電導(dǎo)體，反而能起到半導(dǎo)體的作用。伯爾尼大學(xué)和沃里克大學(xué)的同事通過(guò)對(duì)電子特性進(jìn)行理論計(jì)算，證實(shí)了這些發(fā)現(xiàn)。該研究的第一作者RémyPawlak博士說(shuō)：“半導(dǎo)體性能對(duì)于電子學(xué)中的潛在應(yīng)用至關(guān)重要，因?yàn)樗鼈兊碾妼?dǎo)率可以專(zhuān)門(mén)調(diào)節(jié)。”

從文獻(xiàn)中可以知道，當(dāng)受到磁場(chǎng)作用時(shí)，石墨烯晶格中高濃度的氮原子會(huì)導(dǎo)致石墨烯帶磁化。“我們期望這些多孔的、摻氮的石墨烯帶能夠表現(xiàn)出非凡的磁性，” Ernst Meyer 說(shuō)。“因此，未來(lái)這種帶狀材料在量子計(jì)算中的應(yīng)用可能會(huì)受到關(guān)注。”

粉體圈 Coco編譯