氢可调控氧化石墨烯的化学结构和特性

    据物理学家组织网5月22日报导，美国佐治亚理工学院的一项研讨显现，氢在决议氧化石墨烯的化学特性和结构组成方面发挥了重要作用。科学家表明，了解氧化石墨烯的特性以及怎么操控它们，关于完成这种资料在纳米电子设备、纳米机电系统、传感、复合资料、光学、催化和能量储存等范畴的潜在运用十分重要。相关研讨成果宣布在近期出版的《自然·资料》杂志上。
    该校物理系副教授伊莉莎·瑞多表明，氧化石墨烯资料十分有趣，需经过化学和热过程将两个含氧的官能团，即环氧基团和羟基（氢氧基）团，加入构成石墨烯的碳原子晶格中而成形，因此可经过热处理或化学处理来改动氧化石墨烯的结构。
    研讨小组在此次研讨中运用了坐落碳化硅晶片上的多层外延石墨烯，这一样本平均包含10层石墨烯。观测成果显现，35天后，环氧基团的数量有所下降，羟基团的数目则略有添加。直至3个月后，两组官能团的份额才根本完成了平衡。
    为解析为什么室温条件下会发生此种改变，科学家研讨了密度泛函理论：氢和氧将在官能团内生成水，这将减少环氧基团的数量，并略微添加羟基的数目。经过试验丈量和理论计算，科研人员提出，或许有氢参与其间。而这一猜想，随后被科研小组和来自德克萨斯大学达拉斯分校的研讨团队共同证明。试验样本的结构和化学性质在样本制成后还将演化达1个多月之久，正是其与氢不断发生化学反响的成果。
    研讨人员表明，氢在决议氧化石墨烯结构中发挥的作用，代表了一种操控氧化石墨烯资料特性的新途径。在资料的组成过程中，他们可能会运用氢作为工具来改动其结构。而经过调整环氧基和羟基的散布和份额，可以完成关于资料特性的调控。
    接下来研讨小组将了解怎么操控外延氧化石墨烯中氢的数量，以及什么情况下会影响两个官能团的反响等，最后，他们或将获得可与原始石墨烯电子传输特性比美的新式石墨基资料，并诱导资料中发生电子带隙和秩序结构，以便为纳米电子设备的制造等商业运用铺平道路。