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中科院福建物石墨烯理论研究获重要进展

放大字体  缩小字体 发布日期:2013-12-03  来源:中国碳谷网  作者:中国碳谷网  浏览次数:3245
核心提示:中科院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室吴立明研究员课题组在国家自然科学基金重点和面上项目支持下,通过全局粒子群的优化搜索算法与第一性原理方法相结合的手段,成功地预测了能隙为1.09 eV的二维平面SiC2 硅碳石墨烯 (g-SiC2)材料。

  石墨烯不仅是已知材料中最薄的一种,还非常牢固坚硬;作为单质,它在室温下传递电子的速度比已知导体都快。中科院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室吴立明研究员课题组在国家自然科学基金重点和面上项目支持下,通过全局粒子群的优化搜索算法与第一性原理方法相结合的手段,成功地预测了能隙为1.09 eV的二维平面SiC2 硅碳石墨烯 (g-SiC2)材料。

 

中科院福建物石墨烯理论研究获重要进展

  据悉,该材料由sp2杂化的C原子和Si原子构成,结合能为0.41 eV/atom,处于势能面上的全局最低点,比已知的同分异构体pt-SiC2(由4配位sp3杂化的Si原子形成)从能量上来得更加稳定,因此其单独存在的可能性更大。此外理论预测其熔点位于3000到3500K之间,其衍生纳米管的能隙(~1.09 eV)不随手性、尺寸等变化,这些表明该材料具有很好的应用潜力,相关研究成果发表在国际著名杂志《纳米快报》(Nano letters)上该项工作为二维碳基纳米材料的结构改性设计、能带调控提供了重要的理论参考。

  石墨烯是一种由碳原子构成的单原子厚度二维薄膜新材料。由于其导热系数高、电阻率极低、电子迁移速度极快,因此被期待用来发展新一代电子元件或晶体管,用来制造透明触控屏幕、光板等。但是由于其半金属特性(能隙为0 eV),并不适合做热电材料和太阳能电池材料。为此,人们希望通过结构调控和掺杂手段,增大石墨烯的能隙,从而拓展它们在光电器件中的应用。尽管碳基、硅基二维纳米材料是当前的研究热点,但具有适中能隙 (1 – 2 eV),且能隙不依赖于手性或尺寸的材料尚未见报道。

  石墨烯的问世引起了全世界的研究热潮。它是已知材料中最薄的一种,质料非常牢固坚硬,在室温状况,传递电子的速度比已知导体都快。石墨烯的原子尺寸结构非常特殊,必须用量子场论才能描绘。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。

 

 
关键词: 石墨烯 中科院 福建
 
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