石墨烯是一種二維材料，由單層碳原子組成，具有極好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，同時(shí)柔軟、堅(jiān)固并且透明，被認(rèn)為是最具前途的新材料之一。但是，以目前的技術(shù)，通過在石墨烯結(jié)構(gòu)中系統(tǒng)地插入化學(xué)鍵合的其他原子和分子(官能團(tuán))，來控制或改變石墨烯的性質(zhì)，仍然是一項(xiàng)艱難的挑戰(zhàn)。

近日消息，來自德國埃爾朗根—紐倫堡大學(xué)、維也納大學(xué)，柏林自由大學(xué)的一個(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)成功地在理論和實(shí)驗(yàn)兩方面精確驗(yàn)證了分步化學(xué)改性石墨烯的特定光譜。他們的結(jié)果發(fā)表在了近期的《Nature Communications》上。

石墨烯材料有著卓越電學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)特性。此外，通過將化學(xué)鍵合的原子和分子插入石墨烯結(jié)構(gòu)(所謂的官能團(tuán))中，其導(dǎo)電性可以在金屬和半導(dǎo)體之間連續(xù)變化。這些獨(dú)特的性質(zhì)為石墨烯提供了廣泛的應(yīng)用，例如可用于半導(dǎo)體行業(yè)中光電子學(xué)或超快組件的新發(fā)展。然而，只有在石墨烯的合成過程中完成對(duì)其導(dǎo)電性、尺寸、由官能團(tuán)引起的結(jié)構(gòu)缺陷等性能的調(diào)節(jié)，該材料才能夠在半導(dǎo)體工業(yè)中成功應(yīng)用。

由德國埃爾蘭根-紐倫堡大學(xué)Andreas Hirsch領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家與維也納大學(xué)Thomas Pichler密切合作，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)關(guān)鍵的突破：利用后者開發(fā)的新實(shí)驗(yàn)設(shè)備，首次通過光散射確定了分步化學(xué)改性石墨烯的特定光譜。理論證明，這種原位拉曼特征光譜能夠以快速和精確的方式確定官能團(tuán)的類型和數(shù)量。在他們實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)中，該官能團(tuán)是氫與石墨烯的化學(xué)結(jié)合。這是通過水和特定化合物之間的受控化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的。

兩位主要研究作者Yachay Tech和J. Chacon說，這種原位拉曼光譜法是一種非常有效的技術(shù)，可以在材料生產(chǎn)過程中以快速、無接觸和廣泛的方式控制石墨烯的功能。這能夠生產(chǎn)電子傳輸性質(zhì)可控的用于半導(dǎo)體工業(yè)中定制的石墨烯材料。