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中山大學的 Zhikun Zheng 課題組--二維聚合物和石墨烯異質結構的構建
       石墨烯與其他二維(2D)晶體納米片堆疊產生的范德華(vdW)異質結構已經形成了一種新型的“設計師”材料,在納米科學與技術領域具有多種潛力。但是,二維納米片要么是自然生成的,要么是通過高能程序合成的,從而無法根據需要設計分子的結構和特性。在這里,我們介紹了一種合理設計的2D聚合物(單分子單體厚,由周期性鏈接的單體組成自支撐網絡結構)作為異質結構構建的組成部分,并創建了2D聚合物-石墨烯異質結構。該異質結構具有很高的化學穩定性,在高達400℃的溫度下是熱穩定的。在異質結構中,被二維聚合物摻雜的石墨烯沒有改變其固有結構,使得電導率提高了約2.5倍。這項工作為針對特定應用合理設計調整石墨烯異質結構的性能打開了大門。
 
Figure 1. a)單體1的化學結構,和單體1與Fe2+在水/空氣界面處絡合形成的2DP1的理想化結構。
 
 
Scheme 1.在云母覆蓋的 300 nm SiO2/Si襯底上制備圖案化的2DP1-石墨烯異質結構
的過程示意圖。
 

Figure 2. a)300 nm SiO2 / Si襯底上圖案化的2DP1-石墨烯異質結構的光學顯微圖像。b,c)自由懸浮在銅網上的2DP1-石墨烯異質結構膜的SEM圖像。a),b)和c)中的比例尺分別為200 μm,1 mm和40 μm。
 

Figure 3. a)石墨烯,2DP1和2DP1-石墨烯異質結構的拉曼光譜。b)石墨烯和2DP1-在不同溫度下退火1小時前后的X射線光電子能譜。N1s信號的強度(I)被放大了10倍。c)不同退火溫度下的2DP1-石墨烯異質結構N1s信號的歸一化強度。
 

Figure 4. a)300 nm SiO2/Si襯底上的石墨烯和2DP1-石墨烯異質結構的電阻。b)300 nm SiO2/Si襯底上的SLG及其2DP1異質結構的轉移特性曲線。
 
      本研究于2020年由中山大學的 Zhikun Zheng 課題組發表于Nanoscale (https://doi.org/10.1039/C9NR10858K)
原文:Creation of a two-dimensional polymer and graphene heterostructure
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