石墨烯納米帶形成示意圖
石墨烯碳原子以sp2雜化軌道組成六角型蜂巢晶格結構使其具有很多特性。但石墨烯在制備過程中不可避免的會產生晶格缺陷。新加坡南洋理工大學的Anastassia Sorkin和Haibin Su以及香港科技大學的研究人員報告了他們的實驗模擬結果，這些結果有助于我們更好地理解晶格缺陷的形成方式，及其修飾機制。
Sorkin和Haibin重點計算了石墨烯納米帶。盡管石墨烯納米帶具有有限的寬度缺乏大片石墨烯的二維對稱性，但由于帶隙的可設計性，它們對于電子應用特別具有吸引力。石墨烯納米帶內的缺陷會對石墨烯內的電子以及熱性能和機械特性產生顯著影響。
研究人員使用密度泛函結合分子動力學來模擬由六個（冠烯）和七個（三環戊二烯并三亞苯基）多邊形組成的多邊形碳晶格片段。研究顯示：在石墨烯制備過程中特別是采用化學氣相沉積（CVD）方法時，冠烯和三環戊二烯并三亞苯基會起一定的作用。
石墨烯納米帶的邊緣修飾
計算結果顯示各種缺陷和晶界是如何產生的。在不同溫度和時間下，冠烯和三環戊二烯并三亞苯基相互組合。他們還展示了缺陷，如旋轉鍵（Stone Wales）或晶格間隙是如何修補的。
計算研究中的一些常見的石墨烯缺陷是晶格 “域”被多邊形串隔開成不同方向上。這些不同取向的域是由于石墨烯和下面的金屬之間的晶格錯配。Sorkin和Su的計算對這些理論系統提供了進一步的見解。他們在報告中指出：“中間結構分解后，形成具有不同取向晶粒的石墨烯納米帶。”
該研究預測存在一種被稱為“逆Stone-Wales缺陷”，他們希望通過未來的實驗研究來證實這一缺陷，并強調邊緣在產生、修改和修補缺陷方面的重要性。 他們總結報告表示：“這項研究直接從碳碎片中動態結構演化著手，為人們提供了一個平臺，可以促進人們理解邊緣在形成和轉化碳納米結構中潛在的電子、機械和熱應用中的作用。”
原文來自：nanotechweb
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