北京时间03月07日消息，中国触摸屏网讯，美国佐治亚理工学院的一项研究显示，氢在决定氧化石墨烯的化学特性和结构组成方面发挥了重要作用。科学家表示，了解氧化石墨烯的特性以及如何控制它们，对于实现这种材料在纳米电子设备、纳米机电系统、传感、复合材料、光学、催化和能量储存等领域的潜在应用十分重要。

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    研究小组在此次研究中使用了位于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。观测结果显示，35天后，环氧基团的数量有所下降，羟基团的数目则略有增加。直至3个月后，两组官能团的比例才基本实现了平衡。

    该校物理系副教授伊莉莎·瑞多表示，氧化石墨烯材料十分有趣，需通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，因此可通过热处理或化学处理来改变氧化石墨烯的结构。

    研究人员表示，氢在决定氧化石墨烯结构中发挥的作用，代表了一种控制氧化石墨烯材料特性的新途径。在材料的合成过程中，他们可能会使用氢作为工具来改变其结构。而通过调整环氧基和羟基的分布和比例，能够实现对于材料特性的调控。

    为解析为什么室温条件下会发生此种变化，科学家研究了密度泛函理论：氢和氧将在官能团内生成水，这将减少环氧基团的数量，并略微增加羟基的数目。经过实验测量和理论计算，科研人员提出，或许有氢参与其中。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究团队共同证实。实验样本的结构和化学性质在样本制成后还将演变达1个多月之久，正是其与氢不断发生化学反应的结果。

    接下来研究小组将了解如何控制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应等，最后，他们或将获得可与原始石墨烯电子传输特性媲美的新型石墨基材料，并诱导材料中产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应用铺平道路。

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    关于石墨烯

    石墨烯（Graphene）是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，而证实它可以单独存在，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”为由，共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

    石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料 ，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光"；导热系数高达5300 W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率*超过15000 cm²/V·s，又比纳米碳管或硅晶体*高，而电阻率只约10-6 Ω·cm，比铜或银更低，为目前世上电阻率最小的材料。因为它的电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。

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