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美研製出全新碳基半導體“一氧化石墨(mò)烯”

發布時間:2012-04-23 作者: 來源: 瀏覽:281394

      據物理學家組織網4月16日報道,美國威斯康辛大學米爾沃(wò)基分校的科學家發現了一種全新的碳基材料??一氧化石墨烯(GMO),其由碳家族的神奇(qí)材料石墨烯合成,該半導體(tǐ)新材料有助於碳取代矽,應用於電子設備中。

      石墨烯的導電、導熱性能極強,遠超矽和其他傳統的(de)半導體材料,而由矽製成的晶(jīng)體管的(de)大小正接近極限,科學家(jiā)們認為,納米尺度的碳(tàn)材料可能是“救(jiù)命稻草”,石墨烯(xī)未來有望取代矽成為電(diàn)子元件材料。

      但因其(qí)太昂貴而無法大規模生產,目前石(shí)墨(mò)烯的應用非常有限,且迄今與石墨烯有關(guān)的材料僅以導體(tǐ)或絕緣體的(de)形式而存在。

      該研究(jiū)團隊的成員、力學工程教授陳俊鴻(音譯)表示:“石墨烯研究領域的主要驅動力之一是使這種材料成(chéng)為半導體,我們通過對石墨烯進(jìn)行化學改性得到了(le)新材料GMO。GMO展示出的特性表明,它比石(shí)墨烯更容易大規模生產。”

     該團隊在研究陳俊鴻研(yán)製出(chū)的一種混合納米材料時,無心插柳得到了(le)GMO。

      起初,他們的研究(jiū)對象(xiàng)是一種由碳納米管(將石墨烯卷成圓柱狀得到(dào))組成的、表麵飾有氧化錫(xī)納米粒子(zǐ)的混合納米材料,陳俊鴻用這種混合(hé)材(cái)料製造出了高性能、高效率(lǜ)而廉價的傳感器。

      為了更好地了解這(zhè)種混(hún)合(hé)材料的性能,科學家(jiā)們(men)需要想方設法讓石墨烯變身(shēn)為其(qí)“堂兄弟”??能大規(guī)模廉價生產的絕緣體氧化石墨烯(xī)(GO)。GO由石墨烯不對齊地堆疊而組成。實驗(yàn)中,陳俊鴻和物理學教授馬瑞加?加(jiā)達得茲斯卡在真空中將GO加熱(rè)以去掉氧。然而,GO層中的碳和氧原(yuán)子沒有被破壞(huài)而是變得排列整齊,變成了有序的、自然界並不存在的半導體GMO。

      研究人員埃裏克?馬特森說:“我們認為氧會(huì)離開,留下多(duō)層石墨烯,但結果卻並非如此,讓我們很吃驚。”

      加達得茲斯卡表示,因為GMO是單層形(xíng)式,因此其或許可應用(yòng)於與表麵催(cuī)化有關的產品中。他們正在探索其在鋰離子電池陽(yáng)極的用(yòng)途,GMO有可能提升鋰(lǐ)離子陽(yáng)極的效能。

      該研究團隊接下來需要了解什麽觸發了這種材料的重組以及什(shí)麽環境會破壞GMO的形成。威(wēi)斯康辛大學米爾沃基分校表麵研究實驗室的主任(rèn)邁克爾?梅韋納說:“還原反應會去除氧,但實(shí)際上,我們獲得了(le)更多氧,因此,我們需要了解的事情還有很多(duō)。”

      梅韋納指出,目前他們僅在實驗室小規模製造出(chū)了GMO,並不確定(dìng)在大規模製造過(guò)程中會遇到什麽問(wèn)題。

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