热电石墨仪

01. 导读石墨烯已经实现了许多最初预测的特性，并且正朝着市场迈进。然而，尽管预测的市场影响巨大，基于石墨烯的高性能电子和光子学仍然落后。尽管如此，已经报道了一些令人印象深刻的光电子器件演示，涉及调制器、混频器和光电探测器（PDs），特别是利用石墨烯的高载流子迁移率、可调电学特性和相对容易集成的石墨烯光电探测器已经得到了证明，例如展示了利用光增益效应的高响应度或超过100 GHz的带宽。从紫外线到远红外线之间，尽管石墨烯几乎具有均匀吸收特性，但其相对低的吸收率约为2.3%，这是其中一个主要挑战。因此，大多数速度最快、性能最佳的探测器都是在硅或硅化物等光子集成电路（PIC）平台上进行演示的。通过石墨烯的电场的平行传播，可以提供更长的相互作用长度，从而增加吸收率。通过使用等离子体增强技术，甚至可以实现更短和更敏感的探测器。尽管在光子集成电路上使用石墨烯已经展示了多种功能应用，但光子集成电路的整合也有其代价。光子集成电路的整合限制了可访问的波长范围，无论是由于波导材料（如Si）的透明度限制，还是由于集成光学电路元件（如光栅耦合器、分光器等）的有限带宽。此外，光子集成电路的整合对偏振依赖性和占地面积都有一定的限制，这是由于访问波导的原因。光子集成电路的模式和等离子体增强也意味着所有光线只与石墨烯的一个非常有限的体积相互作用，导致早期饱和的发生，有效地将最大可提取的光电流限制在微安级别。作为一种替代方案，可以直接从自由空间垂直照射石墨烯。这种方法可以充分利用石墨烯的光电检测能力，而不会受到所选择光子平台的限制。然而，这需要一种结构来有效增强石墨烯的吸收。此外，由于器件尺寸较大，对整体器件几何结构和接触方案的额外考虑更加关键。尽管如此，已经证明即使是与自由空间耦合的石墨烯探测器也可以达到超过40 GHz的带宽。由于没有光子集成电路的一些约束，整体效率不会受到耦合方案的影响，而且其他属性，如不同波长和偏振，现在也可以自由访问。例如，最近利用任意偏振方向来演示了中红外区域的极化解析检测中的定向光电流。石墨烯提供了多种物理检测效应：与传统的光电探测器（如PIN光电二极管或玻璃热计）只使用一种特定的检测机制不同，石墨烯探测器具有多种不同的检测机制，例如基于载流子的机制[光电导（PC）和光伏（PV）]，热机制[玻璃热（BOL）和光热电（PTE）]，或者增益介质辅助的机制。最近的器件演示已经朝着光热电复合操作的方向推进，以克服依赖偏置检测机制时的高暗电流问题。对石墨烯的时间分辨光谱测量表明，载流子动力学可以实现超过300 GHz的热和基于载流子的石墨烯光电探测器。对于设计高速、高效的石墨烯光电探测器来说，目前仍不清楚哪种直接检测机制（PV、PC、BOL或PTE）可以实现最高的带宽，并且这些效应中的许多效应可以同时存在于一个器件中，使得专门的设计变得困难。02. 成果掠影鉴于此，瑞士苏黎世联邦理工学院电磁场研究所Stefan M. Koepfli报道了一种零偏置的石墨烯光电探测器，其电光带宽超过500 GHz。我们的器件在环境条件下可以覆盖超过200 nm的大波长范围，并可适应各种不同的中心波长，从小于1400 nm到大于4200 nm。材料完美吸收层提供共振增强效应，同时充当电接触，并引入P-N掺杂，实现高效快速的载流子提取。光可以通过标准单模光纤直接耦合到探测器上。直接的自由空间耦合使光功率可以分布，导致高于100 mW的饱和功率和超过1 W的损伤阈值。该探测器已经经过高速操作测试，最高速率可达132 Gbit/s，采用两电平脉冲幅度调制格式（PAM-2）。多层结构几乎可以独立于基底进行加工处理，为成本效益高的技术奠定了基础，该技术可以实现与电子器件的紧密单片集成。我们进一步展示了该方法的多样性，通过调整超材料的几何形状，使其在中红外波长范围内工作，从而在原本缺乏此类探测器的范围内提供高速和成本效益高的探测器。因此，这种新型传感器为通信和感知应用提供了机会。相关研究成果以“Metamaterial graphene photodetector with bandwidth exceeding 500 gigahertz”为题，发表在顶级期刊《Science》上。03. 核心创新点本文的核心创新点包括：1. 基于图形石墨烯的光电探测器：本文提出了一种利用单层石墨烯的光电探测器。与传统的光电二极管或波尔计可以利用一种特定的探测机制不同，图形石墨烯探测器具有多种不同的探测机制，包括载流子机制、热机制和增益介质辅助机制。2. 电光带宽：本文展示了具有大于500 GHz的电光带宽的图形石墨烯探测器。这意味着该探测器能够高速响应光信号，适用于高速通信和数据传输。3. 多波段操作和宽光谱范围：图形石墨烯探测器能够在多个波段上工作，并且具有超过200 nm的宽光谱范围。这使得该探测器在通信和传感等领域具有广泛的应用潜力。4. 自由空间耦合和紧凑集成：本文展示了通过自由空间耦合的方式将光信号直接耦合到探测器中，避免了光子集成电路中的限制，并且实现了紧凑的集成。这使得探测器具有更好的灵活性和可扩展性。5. 高饱和功率和低压操作：图形石墨烯探测器具有高饱和功率，能够抵消响应度的影响。此外，它还能在低电压范围内进行操作，与CMOS技术兼容，使得探测器具有更低的功耗和更好的性能。04. 数据概览图1. 间隔式石墨烯超材料光电探测器的艺术视角。（A）从顶部直接通过单模光纤照射器件的艺术化表现。（B）器件结构的可视化。光电探测器由金反射层背板、氧化铝间隔层、单层石墨烯和相连的偶极子谐振器组成。金属线具有交替的接触金属，由银或金制成。然后，该结构由氧化铝钝化层封顶。图2. 制备的器件和模拟的光学和电子行为。（A至D）所提出的超材料石墨烯光电探测器（钝化前）的扫描电子显微图，放大倍数不同。显微图展示了从电信号线到活动区域再到谐振器元件的器件结构。在（D）中显示了四个单元格（每个单元格大小为1 mm × 1 mm），位于x和y坐标系中。比例尺分别为50mm（A），5 mm（B）和1 mm（C）。（E至G）同一单元格的模拟光学和静电行为。图（E）中展示了电磁场分布下的偶极子天线行为，图（F）中展示了相应的吸收分布。大部分吸收都集中在偶极子谐振器附近。图（G）中展示的模拟接触金属引起的电势偏移显示了由于交替接触金属而引起的P-N掺杂。沿着每种模拟类型（（E）至（G））的中心线（y = 1000 nm）的横截面位于每个面板的底部，显示光学信号和掺杂在接触区域附近最强。图3. 用于电信波长的器件性能。（A）用光学显微镜拍摄的器件在与电子探针接触时的顶视图（顶部）和侧视图（底部）图像。图像显示了与单模光纤的直接光学耦合。DC表示直流，RF表示射频。（B）归一化的光电响应随照射波长变化的曲线图，显示了共振增强和宽带工作。FWHM表示半峰全宽。（C）光输入功率变化范围内提取的光电流，范围跨越了五个数量级（黑线）。蓝线对应于器件上的光功率（Int.），而黑线对应于单模光纤输出的功率（Ext.）。响应度分别为Rext = 0.75 mA/W和Rint = 1.57 mA/W。（D）石墨烯光电探测器在2至500 GHz范围内的归一化频率响应。测量结果显示平坦的响应，没有滚降行为。WR代表波导矩形。（E）不同射频音调下的归一化射频响应随栅压的变化。发现理想的栅压在-2.5 ±1 V附近，使得响应平坦，这对应于轻微的P掺杂，可以从底部的电阻曲线中看出。电阻曲线进一步显示靠近0 V的狄拉克点和非常小的滞后行为（在图S2中进一步可视化）。（F）测量栅电压范围的相应模拟电势剖面，显示了理想的栅电压（以红色突出显示），对应于两个接触电平中心处的掺杂。图4. 光谱可调性和多共振结构。（A至C）模拟（A）和测量（B）不同元件共振器长度的光谱吸收，展示了元件结构的可调性。图中给出了四个示例的极化无关设计的扫描电子显微镜图像（C），其中颜色对应于（A）中所示的共振器长度刻度。比例尺为1 mm。（D至G）多共振器件的概念。（D）针对1550和2715 nm的双共振器件的扫描电子显微镜图像。顶部比例尺为1 mm，底部比例尺为5 mm。（E）相应的电场模拟，使用3个单元单元格乘以2个单元单元格的双共振器件，激发波长分别为1550和2715 nm，显示了两个不同尺寸共振器的清晰偶极子行为。（F）器件上的光电流与光功率的关系图和（G）两个波长的测量响应度与电压的关系图。05. 成果启示我们展示的2 GHz至500 GHz以上的电光带宽光电探测器与传统的PIN光电探测器技术和单向载流子光电二极管相媲美。垂直入射的元件结构图形PD在单个器件中充分发挥了图形的预期优势。从概念上讲，该探测器的性能利用了元件吸收增强、通过图形-金属接触掺杂的内置电场、通过静电门实现的良好控制的工作点以及化学气相沉积生长的图形的有效封装。探测器依赖于相对简单的金属-绝缘体-图形-金属-绝缘体的层状结构，这种结构潜在地可以在几乎任何衬底上进行后处理，并支持与现有结构的高度密集的单片集成，类似于等离子体调制器的示例。与大多数先前关于图形探测器的工作不同，我们展示了在无冷却条件下的空气稳定操作，使用了与互补金属氧化物半导体（CMOS）兼容的低电压范围的栅压，这是由于直接生长的封装层结构与底部绝缘体设计的结合效果所致。通过这些器件，我们展示了132 Gbit/s的数据传输速率，这是迄今为止已知的最高速度的图形数据传输速率。高饱和功率使得高速检测成为可能。在受到射击噪声限制的通信系统中，高饱和功率可以抵消适度的响应度，因为信噪比与响应度和输入功率成正比。此外，适度的响应度可以改善。以前的自由空间照明的图形光电探测器依赖于载流子倍增或基于剥离的多层图形而达到了更高的响应度，而没有任何光学增强。因此，还有很大的空间来共同努力进一步完善这个概念，改进制造工艺，并实现更高质量的图形材料。这些努力很可能会导致新一代的基于图形的探测器，具有足够的响应度。最后，大于500 GHz的高带宽和图形的波长无关吸收使得探测器可以在从1400 nm到4200 nm及更远的范围内的任何波长上工作。这对于传感和通信都是相关的。例如，在电信领域，持续增长的数据需求导致了对新通信频段的强烈需求。这种具有紧凑尺寸和与CMOS集成能力的新型探测器可能能够满足当前迫切需求。原文详情：Metamaterial graphene photodetector with bandwidth exceeding 500 gigahertzStefan M. Koepfli, Michael Baumann, Yesim Koyaz, Robin Gadola, Arif Gngr, Killian Keller, Yannik Horst, ShadiNashashibi, Raphael Schwanninger, Michael Doderer, Elias Passerini, Yuriy Fedoryshyn, and Juerg Leuthold.Science, 380 (6650),DOI: 10.1126/science.adg801

据报道，美国科罗拉多大学研究人员日前成功合成出石墨炔，此项成果或为电子、光学和半导体材料研究开辟全新的途径。事实上，石墨炔的合成研究一直是科学家们孜孜以求的目标，早在2010年，我国的李玉良院士团队就在世界上首次合成石墨炔。我们很多人都听说过大名鼎鼎的石墨烯，也知道2010年的诺贝尔物理学奖就是颁发给了石墨烯材料的研发者。石墨炔与石墨烯，仅一字之差，它们之间是否存在某种联系？石墨炔能否和石墨烯媲美？这里我们就来深入了解一下。21世纪是石墨烯的世纪　　让我们先从更早出世的石墨烯说起。　　听上去，石墨烯和石墨似乎有着某种联系，事实也确实如此。石墨烯和石墨、金刚石、碳60、碳纳米管等都是碳元素的单质。它们都是碳家族的一员，互为同素异形体，含有碳元素但具有不同的排列方式，从而表现出不同的物理性质。　　比如金刚石（钻石的原身），它呈正四面体空间网状立体结构，碳原子之间形成共价键；当切割或熔化时，需要克服碳原子之间的共价键，由于金刚石中所有的价电子都参与了共价键的形成，没有自由电子，所以金刚石不仅硬度大，熔点极高，而且不导电。　　石墨是片层状结构，层内碳原子排列成平面六边形，每个碳原子以3个共价键与其它碳原子结合，而层与层之间的距离则比较大，层间作用力较弱，很容易互相剥离，形成薄薄的石墨片。天然石墨耐高温，热膨胀系数小，导热、导电性好，摩擦系数小。铅笔之所以在纸上轻轻一划就会留下痕迹，正是这种松散堆砌的结果。　　石墨烯是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体，可以说石墨烯一层层叠起来就是石墨，厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过，留下的痕迹就可能是几层甚至几十层的石墨烯。　　换句话说，把石墨一层一层地剥下来就是石墨烯了。从力学性质上说，石墨烯同石墨一样，其各碳原子之间的连接非常柔韧，当施加外部机械力时，碳原子面就弯曲变形，从而使碳原子不必重新排列来适应外力，也就保持了结构稳定。　　科学家已经证实了石墨烯是目前世界上已知的强度最高的材料，比钻石还坚硬，是世界上最硬的钢铁强度的100多倍。瑞典皇家科学院在颁发2010年诺贝尔物理学奖时曾这样比喻：“利用单层石墨烯制作的吊床可以承载一只4千克的兔子”。有人这样引申说，由于石墨烯厚度只有单层原子，透光率高达97.7%，因此如果真有那样的吊床，它不仅对于肉眼，甚至对于很多仪器来说都是不可见的，我们看到的将是一只悬停在半空中的兔子。还有估算显示，如果重叠石墨烯薄片，使其厚度与食品保鲜膜相同的话，便可承载2吨重的汽车。　　从热电性质上来说，在石墨烯的“二维世界”里，电子运动具有很奇特的性质，即电子的质量仿佛是不存在的，其传导速度可达光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。加上石墨烯结构在常温下的高度完美性，使得电子的传输及对外场的反应都超级迅速，这使得石墨烯具有超常的导电性和导热性。　　而且更重要的是，石墨烯还可以用来制作晶体管，由于石墨烯结构的高度稳定性，这种晶体管在接近单个原子的线度上依然能稳定地工作。若是用石墨烯来替代硅生产超级计算机，计算机的运行速度将会比现在快数百倍。因此很多人相信，石墨烯将会成为硅的接班人，引领技术领域一个新的微缩时代的来临。　　除了具有超高的强度和韧性外，石墨烯几乎是完全透明的，即使是最小的单分子原子（氦原子）也无法穿过，只吸收2.3%左右的光，还有不透水、不透气以及抵御强酸、强碱的能力，这使它有可能成为制作保护膜的理想材料。石墨烯既能导电又高度透明的特点，使得它非常适合作为透明电子产品的原料，例如触摸显示屏、太阳能电池板的原料等。　　研究人员利用锂离子可在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出一种新型储能设备——微型石墨烯超级电容器。这种装置的充电或放电速度比常规电池快100倍到1000倍，能在一分钟内给手机甚至汽车充满电。　　正因如此，所以有人说，如果20世纪是硅的世纪，那么21世纪就是石墨烯的世纪。　　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，在实验中成功地从石墨中分离出石墨烯。2010年，两人因此共同获得了诺贝尔物理学奖。“下一代奇迹材料”石墨炔　　石墨烯已经如此神奇了，那么石墨炔呢？它有什么不一样的神奇之处吗？　　石墨炔和石墨烯一样，也是只由碳原子构成，也是只有一层原子厚度的二维晶体。不同的地方在于，石墨烯的平面原子结构是六边形，也被称为蜂巢晶格结构；而石墨炔的平面原子结构则能具有数种不同的二维结构，其理论上能以无数种形态存在，目前已经至少有6种石墨炔异构体被报道。　　正是因为拥有异构体结构，石墨炔具有某些独特的电子传导、力学和光学特性。此外，石墨炔还天生具有电荷载子，不像石墨烯需要额外掺杂，因此能作为制作电子元件所需的半导体材料。　　早在1968年，理论化学家鲍曼就通过理论计算证实了石墨炔结构的存在。但要想在实际中合成制备出石墨炔，还面临着很多巨大的困难。我们可以这样理解，石墨烯的平面碳原子结构和石墨的单层平面碳原子结构毕竟是相同的，因此合成制备石墨烯还可以以石墨为抓手，而合成石墨炔的难度显然是更大了。　　科学家们一直在为此不懈努力。在2010年，中科院化学所李玉良院士团队在石墨炔研究方面取得了重要突破，在世界上首次合成了石墨炔，开辟了碳材料的新领域。李玉良和他的团队从20世纪90年代中期开始探索平面碳的合成化学研究。在石墨炔的合成中，他们从源头的分子设计开始进行研究，渐渐地试着合成一些分子的片段。直到有一天在阅读文献的过程中，李玉良研究员突然联想到了一种化学的方法有可能使石墨炔大面积成膜。他们在铜片表面上通过化学方法原位合成石墨炔并首次成功地获得了大面积（3.61平方厘米）碳的新的同素异形体——石墨炔薄膜。　　今年5月9日发表在《自然合成》上的研究论文，则在石墨炔合成制备上提供了一个新的途径。此文通讯作者、科罗拉多大学波尔德分校化学教授张伟和他的团队，通过使用被称为炔烃换位反应的有机反应过程中，在热力学和动力学的控制下重新分割或切割和重组烷基化学键，也成功地制作出石墨炔。　　石墨炔被誉为是最稳定的一种人工合成的二炔碳的同素异形体。由于其特殊的电子结构及类似硅的优异半导体性能，石墨炔有望广泛应用于电子、半导体领域。　　锂在石墨中的扩散方式是面内扩散，也就是层间扩散。与石墨不同的是，石墨炔同时有二维平面结构和三维孔道结构，锂在其中有面内和面外两种扩散方式，这使得石墨炔在锂离子电池方面具有很好的应用潜力。石墨炔是一种理想的储锂材料，可以作为锂离子电池的高能量密度存储的负极材料。科学家也预测它在新能源领域将产生非比寻常的影响。　　石墨炔这种材料或许还有一些令人意想不到的神奇功能。据2020年发表在《科技日报》上的一则报道，山东理工大学低维光电材料与器件团队发现，石墨炔具有优异的紫外非线性特性，可以“恰到好处”地吸收紫外线。相关成果发表在国际知名期刊《纳米尺度》上。所谓紫外非线性材料，就是能够在紫外线强度比较低的情况下允许其通过，但若紫外线强度高于某一阈值，那么该材料就会神奇地将超额的紫外线阻挡住，形成对生物细胞的保护，从而使其成为理想的紫外防护材料。　　英国《纳米技术》杂志曾这样评价：“石墨炔是未来最具潜力和商业价值的材料之一，它将在诸多领域得到广泛的应用。”　　在合成石墨炔领域，我国科学家有着开创性的成果。而要获得大规模工业制备石墨炔的方法，还需要全球科学家们付出更多艰苦的努力，前景令人期待。

胶体量子点(QD)/石墨烯纳米杂化异质结构为量子传感器提供了一种有前途的方案，因为它们利用了量子点中的强量子限制，具有增强的光-物质相互作用、光谱可调性、抑制的声子散射和室温下石墨烯中非凡的电荷迁移率。在这里，我们报告了一个灵活的，九通道的 PbS 量子点/石墨烯纳米混合成像阵列在聚对苯二甲酸乙二酯上的开发，使用了一个简单的工艺，用于器件制造，信号采集和处理。PbS 量子点/石墨烯成像阵列具有高度均匀的光响应特性。在1.0 V 偏置下，400-1000nm 入射光[紫外-可见-近红外(UV-vis-NIR)]的最高响应度为9.56 × 103-3.24 × 103A/W，功率为900pW。此外，该阵列具有一致的光谱响应，弯曲到几毫米的曲率半径。在紫外-可见-近红外(UV-vis-NIR)范围内的宽波长成像表明，量子点/石墨烯纳米杂化体为柔性光探测器和成像器提供了一种可行的方法。图1.(a-c)九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列的器件制作方法。(b)石墨烯通道上的 PbS QD 涂层 以及(c) MPA 配体交换。(d，e)是分别在刚性硅和柔性 PET 衬底上制作的9通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列的示意图。(f)用短链导电 MPA 配体封装 PbS 量子点以促进从量子点到石墨烯的电荷转移的替换长链绝缘 OLA 和 OA 配体的示意图。(g)九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列中像素的结构示意图和 PbS 量子点/石墨烯界面上的内置电场。(h)使用 Arduino 读出器在九通道 PbS 量子点/石墨烯光电探测器阵列上进行传输成像的光学设置。图2。(a)在量子点沉积之前，在九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列上的石墨烯或“ Gr”通道的光学图像。(b)石墨烯/Si 和 Si 之间边界处的 G 峰(左上)和2D 峰(右上)的拉曼图，以及石墨烯上随机选择的点的拉曼光谱。单层石墨烯的 I2D/IG 2。(c)在1200nm 附近显示吸收峰的 PbS 量子密度吸收光谱。插图显示了 PbS 量子点的 TEM 图像，表明了 PbS 量子点的大小和均匀性。(d) PbS 量子点直径大小的分布。(e) PbS 量子点的高分辨透射电镜图像。条纹间距约为0.3 nm，相当于 PbS 的(200)晶格面。图3。(a)在硅衬底上的九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列上的选定像素在制作后的少数选定次数上的动态光响应。入射光功率为230nW，波长为500nm。整个像素的偏置电压为1.0 V (b)三个光开/关周期，显示重现性以及上升和下降时间定义。(c)相同的九通道 PbS 量子点/石墨烯传感器阵列对400-1000nm 范围内几个选定波长的入射光功率的光响应性。(d)相同的九通道 PbS QD/石墨烯传感器阵列对入射光功率为900pW 和偏置电压为1.0 V 的波长的检测率显示相同的九通道 PbSQD/石墨烯传感器阵列对入射光功率为900pW 和波长为500nm 的偏置电压的归一化响应性。数据在6783A/W 的1V 响应下进行了归一化处理。图4。(a)硅基板上的九通道 PbS QD/石墨烯传感器阵列对2.5 μW 的入射光功率和1V 的偏置电压的波长和通道(像素)的响应度(b)在500nm 的波长下9个像素的归一化响应度。(c)在黑暗中使用带有“ X”的阴影掩模显示五个中心通道和四个角通道的透射成像示意图。(d)使用(b)中的归一化方法对9个像素进行归一化响应，显示“ X”阴影掩模成像的结果。图5。(a)显示阴影掩模位置的图像扫描系统，透过线性致动器水平和垂直扫描，以取得安装在“样本”位置的九通道 PbSQD/石墨烯传感器阵列上的传输图像。(b)透过光束扫描以在阵列上产生传输图像的阴影掩模的光学图像。(c-e)通过在(c)400，(d)500和(e)1000nm 的波长的衬底上的九通道 PbS QD/石墨烯传感器阵列获得的图像。图6。(a)在 PET 基板上安装在弯曲虎钳上的九通道 PbS QD/石墨烯传感器阵列。转动图中所示的螺丝，将虎钳的两边连接在一起产生弯曲。(b) PET 阵列对几个选定波长的入射光功率的归一化响应率和1V 的偏置电压(c)柔性 PET 阵列的响应率作为入射光波长的函数以及刚性 Si 阵列，两者都在400nm 处归一化以进行比较。在这种情况下，入射光功率约为120nW，偏置电压为1 V (d)对于具有500nm照明的 PET 阵列，响应率与曲率半径之比。这种情况下的光功率为2.5 μW，偏置电压为1 V。插图展示了在弯曲条件下的阵列，并用500nm 光照明。图7.在 PET 上分别以(a)400，(b)500和(c)1000nm 的波长用9通道 PbS QD/石墨烯混合传感器阵列拍摄的图像。图8.在 PET 上用9通道 PbS QD/石墨烯混合传感器阵列拍摄的图像，阵列(a)平坦，(b)弯曲半径为5厘米。相关科研成果由堪萨斯大学Andrew Shultz、Bo Liu和Judy Z. Wu等人于2022年发表在ACS Applied Nano Materials上。

p style=" text-indent: 2em text-align: left " 2018年9月19-21日，由中国石墨烯产业技术创新战略联盟（CGIA）、西安市科学技术局和西安市高新技术产业开发区管委会联合主办的2018中国国际石墨烯创新大会在西安召开。与大会同期举行的石墨烯材料应用博览会于9月19日上午正式开幕，吸引了近70家石墨烯材料与应用相关企业参与。赛默飞世尔科技、美国麦克仪器、苏州飞时曼、琅菱机械、安徽贝意克等仪器及石墨烯制备及前处理设备相关名企也在展览会上亮相。 br/ strong /strong /p p style=" text-align:center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/45073926-0968-4577-957c-c6826f0dafce.jpg" title=" IMG_4669.JPG" alt=" IMG_4669.JPG" / /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " strong 石墨烯材料应用博览会开幕剪彩仪式 /strong br/ /p p style=" text-indent: 2em " 展出的仪器和设备包括拉曼光谱仪、比表面仪、原子力显微镜、荧光显微镜、基因导入仪、试验机、面板激光TEG Prber、探针台、砂磨机、研磨机、分散机、乳化机、搅拌机、均质机、CVD系统、碳纳米线生长设备、超声喷涂系统、马弗炉等。作为研发、制备、检测的工具和手段，仪器设备无疑是石墨烯行业发展的重要翅膀，在博览会现场，展商们与参会领导、专家、用户单位积极交流，互动气氛热烈。 /p p style=" text-indent: 2em " 部分仪器和设备厂商参展情况一览：（排名不分先后） /p p style=" text-align: center " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/a1c21c3d-18b9-44e8-bcec-2bc863fda6ea.jpg" style=" " title=" IMG_5185.JPG" / br/ 赛默飞世尔科技 /strong /p p style=" text-align: center " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/b7ab3ccf-2296-498d-b128-9746a0cc5bf2.jpg" style=" " title=" IMG_5143.JPG" / br/ 美国麦克仪器 br/ /strong /p p style=" text-align: center " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/dfe7a714-485c-4663-80d9-d8c82318e5ac.jpg" style=" " title=" IMG_4684.JPG" / br/ 安徽贝意克 /strong /p p style=" text-align: center " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/61f7ff13-081f-4778-93f6-252cb1696604.jpg" style=" " title=" IMG_4694.JPG" / br/ 琅菱机械 /strong /p p style=" text-align: center " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/641b2133-53ef-4878-8fd2-34b61e6b247a.jpg" style=" " title=" IMG_5131.JPG" / br/ 苏州飞时曼 /strong /p p style=" text-align: center " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/58d1a050-1187-4ac1-9188-1bd9e6682d87.jpg" style=" " title=" IMG_5195.JPG" / br/ 咸阳鸿峰 /strong /p p style=" text-align: center " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/495f6258-c6e5-4caa-8492-699835f96d17.jpg" style=" " title=" IMG_5200.JPG" / br/ 奎特（上海）机电科技 br/ /strong /p p style=" text-align: center " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/a3c8844a-8ed8-4f38-8a11-90ea5718b9df.jpg" style=" " title=" IMG_5201.JPG" / br/ ATS安托司纳米技术（苏州） br/ /strong /p p style=" text-align: center " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/eb771296-569d-4d85-94c0-a897512ca985.jpg" style=" " title=" IMG_5204.JPG" / br/ 广东派乐智能纳米科技 br/ /strong /p p style=" text-align: center " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/2a745e78-106f-48b7-8cfe-32b5c3f423ff.jpg" style=" " title=" IMG_5205.JPG" / br/ 杭州国彪超声设备 br/ /strong /p p style=" text-align: center " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/758b4743-6ec2-47b8-bfb1-ea569961639c.jpg" style=" " title=" IMG_5206.JPG" / br/ 上海东华高压 br/ /strong /p p style=" text-align: center " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/5bbae437-5c8b-49a4-9831-f9a44558ed39.jpg" style=" " title=" IMG_5198.JPG" / /strong /p p style=" text-align: center " strong 上海申鹿 /strong /p

p style=" text-indent: 2em " 发表在最新一期美国《国家科学院学报》上的研究显示，北京航空航天大学程群峰教授课题组和美国得克萨斯大学达拉斯分校雷· 鲍曼团队受到天然珍珠母力学结构的启发，制备出微观结构类似于珍珠母的有序层状石墨烯结构。 /p p style=" text-indent: 2em " 程群峰对新华社记者说，此前将石墨烯单片机械堆叠成较厚的宏观材料耗时费力。例如制备人头发厚度的石墨烯薄膜，需要堆叠15万层单片石墨烯，且片层间界面作用较弱，力学性能较差。 /p p style=" text-indent: 2em " 珍珠母具有高强度、高韧性的力学性能，主要得益于内部规整的层状结构和离子键、共价键、氢键等丰富的界面作用。研究人员采用化学制备法而非机械堆叠制备出这种材料。他们借鉴了珍珠母的层状连接方式，通过在氧化石墨烯层间引入共价键、共轭键等不同键连的交联分子，将石墨烯纳米片牢固地“缝合”在一起，制造出强韧一体化的高导电石墨烯薄膜。 /p p style=" text-indent: 2em " 程群峰说，这种薄膜材料的拉伸断裂强度是普通石墨烯薄膜的4.5倍，韧性是后者的7.9倍。 /p p style=" text-indent: 2em " 研究人员介绍，传统碳纤维材料的制备条件需超过2500摄氏度，但新材料可在45摄氏度以下的室温进行制备，强度与碳纤维复合材料相当，成本更加低廉，易实现商业规模化制备。 /p p style=" text-indent: 2em " 程群峰说，这种廉价、低温的高性能多功能石墨烯纳米复合材料在航空航天、汽车、柔性电子器件等领域具有广泛应用前景。 /p p style=" text-indent: 2em " 论文通讯作者鲍曼说，薄膜有望最终取代飞机、汽车等设备使用的碳纤维复合材料。 /p

化学需氧量（COD）是一个重要的水质指标，用于衡量水中有机物污染的程度。COD值越高，说明水中含有的需要被氧化的还原性物质越多，也就是有机物污染越严重。在河流污染和工业废水性质的研究中，COD可以作为一个重要的参数来评估水体的污染状况。同时，在废水处理厂的运行管理中，COD也是一个关键的指标，可以用来监测处理效果，确保出水达到环保标准。石墨COD回流消解器主要由主机、冷却装置、加热装置、玻璃器皿等4大部分组成，采用微机技术进行定时控制加热电炉板和风扇，可对12个回流装置同时进行加热。石墨面加热，均匀度更好，更加安全。石墨COD回流消解器采用玻璃毛刺回流管代替球形回流管，并以风冷加水冷技术取代自来水冷却方式。冷却部分主要由毛刺冷凝管和双风机完成，加上上部分球形回流管内冷却水和机内风机的双重作用，确保了样品的回流冷却。符合水质cod《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》HJ828-2017标准。 产品参数1、测量范围：5～800mg/L,800～10000mg/L (经稀释) 2、同时加热样品数量：8-10-12个3、测量时间：不大于2小时 4、测量误差：邻苯二甲酸氢钾标准溶液（500mg/L），相对标准偏不大于5.0%，工业有机废水（500mg/L），相对标准偏不大于8.0%5、环境温度：0～45℃6、准 确 度：COD与经典回流法比对，结果在正常偏差范围内7、加热功率：3000W平均功率：1600W8、温度可调范围：32-400℃9、恒温精度：±2℃10、升温时间：室温至180℃＜30min11、采用石墨材质加热板，温度更均匀。

11月24-25日在重庆召开的第五届中国石墨产业发展研讨会暨2016年石墨专业委员会年会上，代表围绕石墨产业发展的热点、前沿问题进行探讨交流，从新的机遇和挑战中寻求新“希望”，谋求新发展。中国非金属矿工业协会专职副会长唐靖炎表示，要加强顶层设计，组织编制“十三五”中国石墨产业规划，统筹行业发展，提高发展的有效性和引导性。 据了解，我国石墨矿资源丰富，产量和消费量位居世界第一。目前，我国石墨产业正处于转型升级的关键时期，天然石墨及其材料广泛应用于航空航天、新能源、医学、信息技术、高端装备制造、节能环保、核工业、新材料等新兴产业，成为支撑未来高新技术发展的重要战略资源。随着锂离子电池，特别是动力电池等新能源行业的快速发展，以及石墨烯系列新材料的研发与进入产业化，石墨受到越来越多的各方关注。但同时随着全球经济的下滑，导致石墨在传统应用领域的需求不断减少，呈现出冰火两重天的状况。 作为我国石墨领域的高层次、高水平研讨会议，与会专家、代表围绕石墨生产技木、石墨新材料尤其是石墨烯的发展、新能源及环保领域炭石墨材料的进展等问题进行交流互动。 中国非金属矿工业协会专职副会长唐靖炎表示，石墨是我国重要的战略性资源，素有“黑金子”之称。当前，我国石墨产业正面临热与冷下的机遇与挑战，一方面，石墨作为国防、军工等现代工业及新技术产业发展中不可或缺的战略资源，已成为国际国内、政府、金融和企业家关注的热点；一方面受传统产业的影响，石墨产业产能过剩，开工不足，价格下滑，经受着寒冬的考验。他建议石墨产业要转变展展方式，加快创新步伐，围绕发展高技术含量、高应用价值、高市场收益产品与产业目标，推动产业由原料加工向材料深加工、产品低端生产向中高端制造、高耗加工向绿色加工转型升级。要加强顶层设计，组织编制“十三五”中国石墨产业规划，统筹行业发展，提高发展的有效性和引导性。

近日，关于问题胶囊的话题不绝于耳，国家食品药品监督管理局4月16日发出紧急通知，要求对媒体曝光的涉嫌铬超标的13种药用空心胶囊产品暂停销售和使用，对违反规定生产销售使用药用空心胶囊的企业依法严肃查处。事件回顾： 中央电视台《每周质量报告》在4月15日播出的节目中曝光了13种铬超标胶囊药物，其成分含有不可食用的工业明胶，铬含量严重超标。报道称，在浙江省新昌县，一些药用胶囊生产厂从河北、江西等地购买用工业皮革下脚料加工的工业明胶，代替食用明胶作原料生产药用胶囊，并将这些胶囊卖到药企。央视记者对胶囊类药品进行了买样送检，发现包括制药行业中9家知名药品生产企业生产的13种产品铬超标。曝光的药用胶囊中，部分铬含量大幅超过国家标定的2毫克/公斤标准上限，其中，部分胶囊产品中铬含量甚至达到181.54毫克/公斤。　 铬是一种毒性很大的重金属，容易进入人体细胞，对肝、肾等内脏器官和DNA造成损伤，在人体内蓄积具有致癌性并可能诱发基因突变。《中国药典》对明胶空心胶囊产销使用有明确的规定。生产药用空心胶囊必须取得药品生产许可证，产品检验合格后方能出厂销售；药品生产企业必须从具有药品生产许可证的企业采购空心胶囊，经检验合格后方可入库和使用。该局已责成相关省药监局开展监督检查和产品检验，并派员赴现场进行督查。待监督检查和产品检验结果明确后，合格产品继续销售，不合格产品依法处理；对违反规定生产销售使用药用空心胶囊的企业，将依法严肃查处。检测方法： 本该治病救人的药品，竟然成了重金属严重超标的“毒药”，实在令人震惊。而国家有明确的国家标准用来检测食品中的金属铬。光谱法采用石墨炉原子吸收法检测重金属铬和其他重金属，检测方法非常成熟，检测限优于国家标准中对铬含量的要求，可以用来进行相关重金属的检测。采用色谱法，可以先用快速溶剂萃取仪进行萃取，萃取产物采用离子色谱进行分析，检测含量的同时，还可以进行形态分析。除此之外，这样的突发事件，重金属含量往往非常高，已经远远超过了食品所要求检测的范围，如果实验室没有国家标准规定采用的仪器，也可以采用ICP和ICP-MS等其他的仪器进行快速的定性。之后再用标准方法准确检测。只要严格的按照国家的标准进行检测，这些潜在的危害都可以提前发现，并且避免造成恶劣的后果。 AN43059使用ICP-OES检测药品中符合要求的杂质元素的方法.pdfAN43100采用Thermo Scientifi c iCAP Q ICP-MS进行制药制备中的多元素检测.pdf石墨炉原子吸收法测定明胶空心胶囊样品中铬的含量.pdf Thermo Scientifi c iCE 3000系列原子吸收光谱仪 Thermo Scientifi c iCE 3000原子吸收光谱仪有别于其他传统设计的原子吸收光谱仪，是令人耳目一新的仪器。她们结构紧凑、时尚并以使用方便为优先而设计。iCE 3000原子吸收光谱仪分析效率高，灵敏度高，同时火焰气体消耗低，石墨管寿命长，通用型燃烧头耐腐蚀等都能降低用户的使用成本，使用的SOLAAR Security软件满足CFR21 规范，而Wizards向导软件，方便仪器的使用/掌握。 Thermo Scientifi c iCAP 6000系列等离子体发射光谱仪 iCAP 6000系列等离子体发射光谱仪体积小而性能极高，有优异的稳定性、灵敏度以及极低的气体消耗。一体化结构设计和精密控温的光学系统保证最佳的分辨率、检出限和极好的长期稳定性，全新一代的RACID86检测器具有更高的灵敏度、更低的读出噪音和更宽的线性范围，此外最佳化进样模块只需简单插拔而无须复杂连接，可以方便的处理任何类型的样品。 Thermo Scientifi c iCAP Q ICP-MS——与众不同 iCAP Q是ICP-MS发展的一个跳跃，采用人体工程学和多项突破性的技术，具有卓越的仪器操控性,维护简单便捷,与同类仪器相比将带给您全新的操作体验和卓越性能。iCAP Q具有三个配置方案，可以满足各种类型实验室的使用需要。iCAP Qa可进行多元素每周7天24小时不间断连续分析需要，操作简单的同时，还能够满足各种级别检测的需要。iCAP Qc适用于对定量分析有较高要求和那些日常测试样品量非常大的实验室，比如环境分析、食品质量控制和地矿等行业的相关实验室。而对于如半导体行业这样对分析有着很高要求的行业，iCAP Qs满足超痕量分析的需要，操作简单便捷。 ICS-4000毛细管高压离子色谱（HPIC）系统 ICS-4000毛细管高压离子色谱（HPIC）系统重新定义了毛细管离子色谱，以其无以伦比的分辨率、分析速度及灵敏度满足常规分析中各种应用挑战。整合式系统在简化运行流路的同时增加分析效率及产率。 关于赛默飞世尔科技赛默飞世尔科技（纽约证交所代码：TMO）是科学服务领域的世界领导者。我们的使命是帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。公司年销售额120亿美元，员工约39000人。主要客户类型包括：医药和生物技术公司、医院和临床诊断实验室、大学、科研院所和政府机构，以及环境与过程控制行业。借助于Thermo Scientific、Fisher Scientific和Unity™ Lab Services三个首要品牌，我们将创新技术、便捷采购方案和实验室运营管理的整体解决方案相结合，为客户、股东和员工创造价值。我们的产品和服务帮助客户解决在分析领域所遇到的复杂问题与挑战，促进医疗诊断发展、提高实验室生产力。欲了解更多信息，请浏览公司网站：www.thermofisher.com

作为一种新型的二维纳米材料，石墨烯以其独特的物理性质引起了极大的关注。和其它结构相比，石墨烯具有极高的电导率、热导率、及出色的机械强度 并且作为单原子平面二维晶体，石墨烯在高灵敏度检测领域具有独特的优势。然而目前人们对石墨烯与生物的界面却知之甚少，这一问题的研究对于石墨烯能否应用于生物电子学至关重要。 　　国家纳米科学中心方英课题组和美国哈佛大学Lieber课题组合作首次成功制备了石墨烯与动物心肌细胞的人造突触。研究人员首先通过纳米加工技术得到高信噪比的石墨烯场效应晶体管集成芯片，进而在芯片表面培养鸡胚胎心脏细胞。研究发现，石墨烯和单个心肌细胞之间形成稳定接触，实现了对细胞电生理信号的高灵敏度、非侵入式检测。更重要的是，该研究第一次实现了通过门电势的偏置引起同一石墨烯器件n型和p型工作模式的转变，进而在细胞电生理过程中得到了相反极性的石墨烯电导信号，充分证明了测量生物信号的电学本质。另外，研究人员进一步比较了不同尺寸石墨烯生物传感器、石墨烯与硅纳米线集成传感体系对同一心肌细胞的检测，为发展高集成纳米生物传感阵列提供了理论指导和实验基础。 　　该项工作建立了一维、二维纳米材料与细胞相结合的独特研究体系，将为生物电子学的研究带来新的机遇。相关结果已经发表在2010年3月的Nano Letters上(http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/nl1002608,)，上述研究工作得到中国科学院院长特别基金和国家自然基金委面上项目的支持。

前 言： 　　自从70年代起其至今，我使用过好几款仪器的石墨炉，如：PE403，PE5000，PE3010，GGX-3,180-80，Z-8000，Z-5000，Z-2000，ZA3000等。凑巧的是，上述仪器的石墨炉全部是纵向加热类型的。为了活跃论坛这个&ldquo 草根&rdquo 平台，我就将这些年对纵向加热型石墨炉的认识和体会展现给版友。 　　遗憾的是，一来本人的理论水平有限，二来有关石墨炉的文献与论文，从60年代的石墨炉鼻祖利沃夫和马斯曼起，一直到目前的国内外众多的原吸大咖止，比比皆是，令人目不暇接，且全部是正说。因此，如果我也采用&ldquo 正说&rdquo 石墨炉的形式，则深感力不从心，故只能&ldquo 戏说&rdquo 了，望大家见谅! 　　(一)纵向石墨炉的历史： 　　1959年，前苏联科学家利沃夫(L，vov)设计出了石墨炉坩埚原子化器。 　　1967年，德国学者马斯曼(H.Massmann)从利沃夫的石墨原子化器得到灵感，设计出电热石墨炉并于1970年被PE公司应用到商品原吸仪器上。 　　由于马斯曼设计的纵向电加热石墨炉首次成为商品仪器，所以之后有人就将这种纵向加热结构的石墨炉称之为&ldquo 马斯曼炉&rdquo ，以示纪念。 　　(二)纵向石墨管的结构： 　　首先要搞清楚何为&ldquo 纵向&rdquo ?所谓的纵向就是指作用在石墨管上的加热电流I的流通方向与通过石墨管光轴的方向一致。见图-1 所示：　　 图-1 纵向加热石墨炉示意图 　　纵向加热石墨炉的整体外观和结构示意以及实体分解如图-2，3，4所示：　　 图-2 纵向石墨炉外观图(Z-2000)　　 图-3 纵向石墨炉结构示意图　　 图-4 纵向石墨炉实体分解图(Z-2000) 　　从图-3 和图-4 可以看出，纵向石墨炉主要是由：石墨管，石墨环，电极和石英窗组成。 　　由于纵向石墨炉问世最早，结构相对简单，石墨管加工的一致性好且成本低廉，加之技术成熟，所以该类型的石墨炉应用较为广泛 目前国内外的原子吸收光度计的生产厂家绝大部分仍然采用的是该类型的石墨炉。 　　(三)纵向石墨管的种类： 　　无论是纵向石墨炉还是横向石墨炉，最终做热功的还是石墨管 为此有必要介绍一下纵向石墨管的种类和特点。图-5 所示的就是一部分纵向加热的石墨管的外观图。　　 图-5 形形色色的纵向石墨管 　　不知大家注意没有，在上图中最右侧的那个&ldquo 高大上&rdquo 的石墨管，就是我在70年代时使用过的美国PE-403型原子吸收分光光度计中石墨炉上的石墨管，可惜当时没有想起要保存下一只该管子的实物作为留念，不能不说是一件憾事! 　　(1)筒形石墨管： 　　纵向加热石墨炉从问世开始(以PE公司原吸为代表)，石墨管就是筒形的，直至目前许多国内外仪器生产厂家例如：PE公司，热电公司，瓦里安公司，GBC公司的部分型号的仪器仍然使用着这种石墨管。如下面所示：　　 图-6 几种进口仪器使用的筒形石墨管 　　最早的传统筒形石墨管有一个弱点，那就是：由于管子的管壁厚度一致，也就是管子整体的任何一个部位的电阻值是均匀的，所以当石墨管通电加热时，理论上管子的整体的温度应该是均匀一致的才对。这种石墨管的剖面图如下：　　 图-7 传统筒形石墨管的剖面图 　　可是遗憾的是，由于纵向石墨管两端紧贴着两个质量很大的石墨环和电极之故(见图-4)，所以在原子化加热开始的瞬间，石墨管两端的温度就会因为石墨环和电极的热传导作用而低于石墨管的中央部分的温度 其后经过暂短的时间后(约零点几秒)，管子整体才会达到热平衡。这，就是在许多资料中所经常被垢病的&ldquo 温度梯度&rdquo 现象。 　　为了克服这种&ldquo 温度梯度&rdquo 的弊端，于是后人们便产生了提高筒形石墨管两端电阻值的设想。这样原来的一个阻值均匀的石墨管整体R就会被等效看做为三个串联的单体，即(R左R中　　那么如何提高筒形石墨管两端的电阻值呢?方法只有一个，那就是减少管子两端管壁的厚度。我们在初中物理学到过，一个导电体的截面积与其电阻值成反比。所以减少石墨管两端管壁的厚度就可以提高电阻值。但是要想减少管子两端管壁的厚度，却不能通过将管子外径切削变薄来实现 其原因是：石墨管两端还要保持与石墨环大面积的紧密接触才能减少热损耗。所以即要想提高电阻又要保持管子与石墨环的紧密接触，那只能在管子的内壁上做文章。具体的做法是：用车刀在管子内壁两端刻上几刀沟槽，这样既不影响管子与石墨环的接触也可以提高了两端的电阻值了，可谓一举两得。其示意图和实体图见图-8和图-9 所示：　　 图-8 改良后的筒形石墨管示意图　　 图-9 改良后的筒形石墨管剖面实体图 　　(2)鼓形石墨管： 　　改良型石墨管尽管缩短了管子整体的热平衡时间，但是效果还是不太理想。于是有的仪器厂家就设想：如果让纵向石墨管中央放置样品的部位先行到达原子化温度不就可以忽略石墨环的散热影响了吗?要想做到这一点，就要从改良型筒形石墨管做反向思维了 那就是让石墨管的三部分变为(R左R右)了，于是乎，鼓形石墨管则应运而生了 其外观如下次：　　 图-10 鼓形石墨管外观 　　看到上面的鼓形石墨管，也许有人会问：这种石墨管的外径中间粗(8mm)两端细(7mm)，如果依照前面导体的截面积与电阻成反比的定律，那么此管子的中央部位外径比两端的要粗1mm，其截面积一定大啊!按道理应该中间部位的电阻要小于两端才对，怎么反而说比两端的阻值要大呢? 　　下面我将此类管子的实际剖面图展现出来，大家就一目了然了，见图-11所示：　　 图-11 鼓形石墨管的剖面实例图 　　从上面的照片可以看到，尽管鼓形管的中间外径较两端大1毫米，但是其管壁厚度却小于两端的厚度，两者之差为(2mm-1.5mm)=0.5mm 千万别小看了这区区的0.5毫米的厚度，他却使石墨管中央部分的截面积整整小了约1/4。这样的差别，就会使该管子在原子化加热的瞬间，其中间部位迅速到达预设的原子化温度。如果用肉眼从石墨炉上盖的进样孔观察石墨管的升温状态就会发现这一过程 如图-12，13所示：　　 图-12 鼓形石墨管在原子化阶段升温瞬间的状态　　 图-13 鼓形石墨管在原子化阶段迅速达到平衡的状态 　　从上面两张照片图可以清晰地看到，鼓形石墨管在原子化开始的瞬间的确是从中央部位先行到达预设的原子化温度的，然后再向两端迅速延伸直至达到整体的热平衡，而这个平衡时间是非常短暂的。目前此类型石墨管主要是应用在岛津和日立的原吸上面。 　　此外这种鼓形石墨管还有一个优点，那就是管子中间的凹陷部位注入样品后液体不会向两端扩散 这样就保证了全部样品集中在温度最高的区域，有利于原子化。 　　(3)异形石墨管： 　　这类石墨管主要是喇叭型和哑铃型两类 由于目前几乎难以见到，故不再赘述。 　　(4)双进样孔鼓型石墨管： 　　这是一种新型的石墨管，其特点是：石墨管中央注入样品的部位被分割为两个空间 这样设计的目的是可以加大进样量，对低含量的样品起到了一个富集的效果 但是采用这种石墨管的仪器对自动进样器的精度要求是很高的，目前为止，这种双孔进样方式只有日立ZA3000型原子吸收上采用 而在横向加热石墨管上是不能实现的。该型管子的外观图和剖面图如下所示：　　 图-14 双孔石墨管的外观图　 图-15 双孔石墨管剖面图 　　(5)平台石墨管： 　　此类石墨管就是在管子的中央安放一个悬浮的石墨平台，样品加注在平台上以完成原子化过程。平台石墨管的设计理念就是实现石墨炉分析鼻祖B.V.L&rsquo vov提出的&ldquo 恒温原子化&rdquo 的理念而问世的。该石墨管的剖面图如下：　　 图-16 平台石墨管 　　(四)纵向石墨炉的特点： 　　(1)升温速率： 　　众所周知，无论石墨炉是何种形式的，其最终做功而产生的焦耳热的关键部件是由石墨管来完成的。而影响石墨炉灵敏度和重现性的一个重要的因素则是：升温程序由灰化阶段转为原子化阶段瞬间的升温速率的快慢。 　　为何这个转换速率对分析的灵敏度的影响是那样大呢?其实原因很简单：当样品完成灰化步骤后，石墨管由灰化阶跃到原子化阶段的时间越短(即升温速率快)样品产生的基态原子数目越多，自然检测到的信号就越强。反之，如果石墨管升温速率慢的话，一部分样品在还未形成基态原子前就会被载气吹跑掉了，自然灵敏度就下降了。这也就是为何石墨炉在原子化阶段采取停止载气的做法的缘由 任何事物都是一分为二的，虽然可以通过停止载气来提高检测信号的灵敏度，但是样品信号的背景值也会随之加大了，熊掌鱼翅不可兼得。 　　那么影响石墨管升温速率的因素又是什么呢?答案是：石墨管本身的质量的大小 在同等的升温条件下，质量越小升温速率越快。举一个试验例子：如果将一个大铁球和一个小铁球同时放到火炉中，哪一个先红?毋庸置疑，还是小铁球先红(即达到热平衡早)，我想这个试验结果大家均会给予认可的。目前的纵向石墨管无论是筒形的还是鼓形的其质量均在1克左右 见下表-1：　　 表-1 　　而横向石墨管的质量均比纵向石墨管大的多，一般在2.5~5.4克之间，见下表-2：　　 表-2 　　对于横向加热的石墨管而言，由于其本身的质量大于纵向石墨管，所以实际上更加注意升温速率的问题 这些石墨管的设计理念与纵向鼓形石墨管的设计如出一辙，其结构也是中央管壁薄两端管壁厚，从而造成管子整体中央电阻值大二两端小，并且这个厚薄的差异较纵向鼓形石墨管还要明显，远远大于0.5mm。见下图所示：　　 图-17 PE公司横向石墨管剖面图　　 图-18 Jena公司横向石墨管侧面图　　 图-19 GBC公司横向石墨管侧面图 　　所以，在升温速率上：从整体来看纵向石墨管优于横向石墨管(质量不同) 从局部来看二者接近(使用空间一样)。 　　(2)温度梯度： 　　自从纵向加热石墨炉问世以来，关于石墨管整个腔体内空间的温度梯度问题一直就是一个饱受诟病的争论焦点。为此，石墨炉分析鼻祖利沃夫(L，vov)先生就提出了一个&ldquo 恒温原子化&rdquo 的理念。大家熟悉的平台石墨管就是出于这个目的而研发出来的。 　　前面已经讲到，由于纵向石墨管两端存在石墨环和水冷电极的散热作用，故在原子化的瞬间致使管子的整体产生了一个两端低，中间高的&ldquo 温度梯度&rdquo 现象 这是一个不争的事实。 　　但是经过了一个暂短的时间后，石墨管会立即达到热平衡了。见下图所示：　　 图-20 筒形石墨管原子化阶段的升温模型　　 图-21 鼓形石墨管原子化阶段的升温模型 　　从上面的两张图的比较可以看出，鼓形管由于中间部分的温度高，故其升温速率要稍高于筒形管。 　　那么，横向加热的石墨管的究竟有没有&ldquo 温度梯度&rdquo 呢?见下模型图：　　 图-22 横向石墨炉工作原理　　 图-23 横向石墨管原子化阶段的升温模型 　　从图-22，23可以看出，横向石墨管在与电极接触的上下两端，同样也存在水冷电极的散热效应，所以对于横向石墨管整体而言同样也存在着温度梯度，只不过是在光轴通过的区域没有温度梯度罢了。因此纵向与横向石墨管的温度梯度的区别是：从整体来看，二者均有，仅是部位不同 从光轴观察空间来看，在原子化的瞬间，横向石墨管优于纵向石墨管 但是管子温度到达平衡后，二者相差无几了。既然横向石墨管的中间部位没有温度梯度的弊端，但是目前有些横向石墨管(例如PE的)仍然采用平台式的，这是为什么? 　　现在的问题关键是，纵向石墨管在原子化的瞬间，管子整体确实存在着温度梯度，这是一个无可争辩的事实。这个过程可用下面的模型图来说明：　　 图-24 鼓形石墨管原子化瞬间的升温模型图 　　通过上面的模型图不难看出几点： 　　1)在原子化瞬间鼓形管的确存在温度梯度，并且鼓形管的中央已经先行到达了预设的原子化温度(参看图-12)。 　　2)当石墨管整体温度到达平衡后，两端与石墨环接触的狭小部位的温度严格地讲要略低于整体的温度，这是因为石墨环的电阻要小于石墨管，因此在做功时其温度肯定比石墨管低，但是却要比水冷电极的温度高多了 由此看来，石墨环在这里不仅仅起到加持石墨管的作用，另一个不可忽略的作用就是：在石墨管和电极之间起到一个温度缓冲的隔离作用 如此就可将石墨管两端的温度梯度的影响降到了最小的程度。 　　3)鼓形石墨管的容积约600微升，而样品为20微升，仅占总容积的1/30，且位居管子中部。我的疑问：管子两端瞬时的温度梯度能对管子中央部位的20微升的样品产生多大的影响?我想这可能就如同地球一样，尽管南北两极温度很低，但是生活在赤道的居民没有感到寒冷吧? 　　4)当鼓形石墨管温度平衡后与横向加热石墨管的状态所差无几(参看图-13)。 　　5)石墨环的质量越小，温度梯度的影响也就越小。 　　6)石墨炉电路采用温控方式可以减少温度梯度的影响。 　　(3)零点漂移： 　　纵向石墨管从室温升高至3000° 时，管子本身因热涨的原因会延伸1毫米。由于纵向石墨管的延伸方向与光轴呈现同心圆的状态，所以尽管子受热膨胀，但是不会因物理挡光而使零点信号漂移。这个状态可由下图模型说明：　　 图-25 纵向石墨管受热膨胀方向与光轴的关系 　　但是当横向石墨管在受热膨胀时，其延伸方向会与光轴方向形成正交，从而影响了零点的位移。所以经常听到使用横向加热石墨炉的用户反映：&ldquo 为何我的石墨炉在空烧时会产生一个很大的吸收啊?&rdquo 其原因就在于此。这种横向石墨管在加热时的位移模型图如下所示：　　 图-26 横向石墨管受热膨胀方向与光轴方向的正交关系 　　实际上，这种石墨管膨胀方向与光轴形成正交的结果还不仅仅是零点的漂移的问题，因为石墨管在原子化阶段，管腔里面的待测元素和背景的活动非常复杂，据说要用量子力学来解释。正因如此，一直以来许多科学大咖对这个课题的研究从未停止过。 　　(五)纵向石墨管的加工和价格：　　通过前面的介绍可以看到，无论是筒形的和鼓形的石墨管，均是圆桶形的 因此加工起来就非常简单了，仅仅使用车床切削即可 并且由于加工工序简单，所以加工出来的成品的同一性，如尺寸，质量等就很容易保证，所以价格低廉。 　　而横向石墨管又别称&ldquo 异形石墨管&rdquo ，所以加工起来就相对复杂多了，需要好几道工序，如PE800的石墨管，不但要切削，还要大量的铣床工序，这可以从下图的外观造型上得到印证，所以其价格较为昂贵就在所难免啦!　　 图-27PE800石墨管 　　备 注： 　　(1)由于本文为&ldquo 戏说&rdquo ，可能难免有些观点不严谨或不科学，那么各位看官就权且当做饭后茶余的消遣罢了 不妥之处，尽可莞尔一笑。 　　(2)由于本文仅仅是谈谈个人多年来对于自己使用的纵向石墨炉的体会和看法，之所以例举了横向石墨炉的一些特点，也仅仅是为了做对比说明，仅此而已，并无丝毫褒贬和厚此薄彼之意，特此说明。

p 　　华为、中车、陕汽、塔塔钢铁& #8230 & #8230 500强企业携200+需求做客2019中国国际石墨烯创新大会，等您来对接! /p p 　　会议时间& amp 地点： /p p 　　时间：2019年10月19-21日 /p p 　　地点：陕西宾馆(陕西省西安市丈八北路1号) /p p 　　会场设置：请点击网址 ：http://www.grapchina.cn/index.php/article6532了解详情 /p p 　　温馨提示您： /p p 　　第一阶段：8月13日前缴费：¥ 6800 /p p 　　第二阶段：10月14日前缴费：¥ 7800 /p p 　　第三阶段：现场缴费：¥ 8800 /p p 　　VIP商务活动： /p p 　　1、每场商务活动设置的参会名额为3位 /p p 　　2、每位VIP参会人可获得5场商务活动的入场券，入场券非实名制 /p p 　　可作为音频SPK振膜的石墨烯膜材料 /p p 　　华为是全球领先的信息与通信技术(ICT)解决方案供应商，专注于ICT领域，为运营商客户、企业客户和消费者提供有竞争力的ICT解决方案、产品和服务。现寻求可作为音频SPK的振膜的石墨烯膜材料，期望石墨烯膜材具有的特点如下： /p p 　　1. 扬氏模量& gt 50Gpa /p p 　　2. 密度& lt 1.6g/cm3 /p p 　　3. 烯膜材厚度要求是100μm及以下(10~50μm最佳) /p p 　　4. 石墨烯纯度在95%以上 /p p 　　5. 损耗因子& gt 0.064(越大越佳) /p p 　　高导电石墨烯粉体 /p p 　　青岛某新材料公司，专门从事新材料技术研究与推广，现每月需要高导电石墨烯50-100 kg，要求导电率约100000 S/m、密度约0.006 g/cm3 。 /p p 　　建材相关石墨烯产品 /p p 　　中国建材集团有限公司是全球最大的建材制造商和世界领先的综合服务商，连续八年荣登《财富》世界五百强企业榜单。水泥熟料产能5.3亿吨、商品混凝土产能4.6亿立方米、石膏板产能22亿平方米、玻璃纤维产能224万吨、风电叶片产能16GW，均位居世界第一 在国际水泥玻璃工程市场和余热发电市场领域处于世界第一。现对石墨烯在建材领域相关产品感兴趣，欢迎石墨烯企业前来进行沟通洽谈。 /p p 　　建材相关石墨烯产品 /p p 　　1995年进入建筑防水行业，二十余年来，东方雨虹为重大基础设施建设、工业建筑和民用、商用建筑提供高品质、完备的防水系统解决方案，成为全球化的防水系统服务商。公司旗下设有：东方雨虹(工程业务)、雨虹(民用建材)、卧牛山(节能保温)、孚达(节能保温)、天鼎丰(非织造布)、风行(防水)、华砂(砂浆)、洛迪(硅藻泥)、德爱威(建筑涂料)、建筑修缮等品牌和业务板块。有相应高性能、优品质石墨烯产品的企业，可进行广泛交流与洽谈。 /p p 　　利用石墨烯相关技术提高COB模组性能 /p p 　　半导体照明领域内某知名企业，具有生产基地与多处分支机构，具备较强的研发创新能力，LED工程项目涉及国内外。现需要利用石墨烯相关技术使COB模组轻化、亮化散热，同时满足WF2防腐等级。 /p p 　　石墨烯发热膜 /p p 　　香港某美妆、健康界权威企业，专注为美妆业提供商业模式定制管理咨询与产品服务，前期需要采购10000个用于艾灸制热的石墨烯发热膜，能够达到以下指标：耐80℃，超薄，安全。可根据盒体尺寸定制(最小的，圆形，直径4cm 大的，8x8 51x15 20x25 23x7cm)。 /p p 　　石墨烯可移动电源 /p p 　　香港某美妆、健康界权威企业，专注为美妆业提供商业模式定制管理咨询与产品服务，前期需要采购10000个石墨烯可移动电源，单体可支持石墨烯发热膜在80℃下工作两小时，要求技术、产品具有相关安全资质。 /p p 　　一款高功率电暖器用的石墨烯发热体 /p p 　　四川知名膜塑企业，是一家集产品设计开发、注塑、喷涂(承接塑料件表面加工业务)、技术服务于一体多方面发展的公司，公司下属五个生产厂，拥有亚洲名列前茅的注塑机群，现需要石墨烯发热体，用于替代电暖气加热管，若能满足以下要求，可商谈每年50-100万订单。要求：热转换效率高于普通加热管，能量波长集中在8-15um，输入功率2000W。 /p p 　　一款电暖器用的石墨烯发热体 /p p 　　四川知名膜塑企业，是一家集产品设计开发、注塑、喷涂(承接塑料件表面加工业务)、技术服务于一体多方面发展的公司，公司下属五个生产厂，拥有亚洲名列前茅的注塑机群，现需要石墨烯发热体，如果能够满足以下要求，可商谈每年50-100万订单。要求1：基板采用微晶板(300X400mm)，表面涂石墨烯，两边接输入电极(交流220V)，功率1000W/个。要:2：热转换效率高，能辐射人体有益的红外光波，产品符合GB4706.1标准要求的电气安全性能要求，产品可靠性高(保证家用5年无失效)，产品性能无衰减。 /p p 　　一款智能马桶盖用的坐圈发热体 /p p 　　四川知名膜塑企业，是一家集产品设计开发、注塑、喷涂(承接塑料件表面加工业务)、技术服务于一体多方面发展的公司，公司下属五个生产厂，拥有亚洲名列前茅的注塑机群，现需要智能马桶盖的坐圈发热体，替代现行业中的铝箔加热膜。如果可以满足以下需求，可商谈每年20万的订单。要求：要求发热均匀，安全可靠，产品符合GB4706.1标准要求的电气安全性能。 /p p 　　石墨烯在汽车领域中的应用开发 /p p 　　陕汽控股是我国西北地区最大的制造企业，前身是始建于1968年的陕西汽车制造厂，下辖陕西汽车集团有限责任公司、陕西汽车实业有限公司、陕汽集团商用车有限公司、金龙汽车(西安)有限公司等100余家参控股子公司。主要从事重型军用越野车、重型卡车、中轻型卡车、大中型客车、微型车等全系列商用车，冷藏车、清扫车、自卸车等专用车，重微型车桥、康明斯发动机等零部件的开发、生产、销售及汽车后市场服务。陕汽控股在清洁能源与新能源、智能网联商用车领域处于行业领先地位，拥有220余项专利技术，承担了国家 863 新能源商用车开发项目，并成功开发出了国内第一辆L4级智能重卡和燃料电池整车产品。目前关注车辆润滑、防腐、轻量化方向，尤其在卡车减重方面有迫切需求。欢迎石墨烯企业携带相关解决方案前来洽谈。 /p p 　　石墨烯节能环保设备相关研发、生产及销售 /p p 　　中节能环保装备股份有限公司是中国节能环保集团旗下专门从事高端节能环保装备制造的二级公司，股票代码300140。公司致力于成为国际一流的节能环保装备制造与综合解决方案的提供商，拥有院士专家工作站、博士后培养基地、硕士联合培养基地、联合实验室科研平台，拥有强大的科研队伍及创新能力。目前已涉足石墨烯电加热产品研发与生产，现欢迎从事石墨烯相关节能环保设备的企业进行项目合作与洽谈。 /p p 　　一种低温石墨烯伴热膜 /p p 　　西安华清烯能电加热产业促进中心是依托中国石墨烯产业技术创新战略联盟，面向西安辐射全国进行石墨烯电加热产品开发与技术推广工作。现需要一种低温石墨烯伴热膜，为石油运输管线的加热保温提供解决方案。要求石墨烯伴热膜耐酸碱、抗腐蚀，可定制尺寸，电压可控制在36 V。 /p p 　　一种石油储罐用的石墨烯加热棒 /p p 　　西安华清烯能电加热产业促进中心是依托中国石墨烯产业技术创新战略联盟，面向西安辐射全国进行石墨烯电加热产品开发与技术推广工作。现需要利用石墨烯发热材料制作成发热棒，用于石油储罐加热保温，要求功率、尺寸均可按需定制。 /p p 　　一种用于橡胶生产设备的石墨烯加热技术 /p p 　　西安华清烯能电加热产业促进中心是依托中国石墨烯产业技术创新战略联盟，面向西安辐射全国进行石墨烯电加热产品开发与技术推广工作。现需要石墨烯企业提供一种可用于橡胶生产设备上的石墨烯加热膜，温度130-180℃可调，表面温差不超过7%，寿命长且衰减低。 /p p 　　一种用于粉煤灰管道中的高温加热系统 /p p 　　西安华清烯能电加热产业促进中心是依托中国石墨烯产业技术创新战略联盟，面向西安辐射全国进行石墨烯电加热产品开发与技术推广工作。需要一种用于粉煤灰管道中的加热系统，温度达到450℃。 /p p 　　用于面膜的石墨烯无纺布 /p p 　　华清海康(西安)石墨烯医疗应用研究院依托中国石墨烯产业技术创新战略联盟与国家肿瘤微创治疗产业技术创新战略联盟共同成立，通过开展技术专业、成果转化、企业孵化、示范项目、宣传推广、组织交流等创新服务，引进国内外成熟和具有应用前景的团队、项目和企业入驻研究院，共同促进创新成洛转化落地，加速石墨烯新技术在医疗健康领域的产业化应用。现需要用于面膜的石墨烯基无纺布，要求石墨烯与纤维结合强，且抑菌效果明显。产品可根据性价比从优定量采购。 /p p 　　用于临床器械中的石墨烯电加热膜 /p p 　　华清海康(西安)石墨烯医疗应用研究院依托中国石墨烯产业技术创新战略联盟与国家肿瘤微创治疗产业技术创新战略联盟共同成立，通过开展技术专业、成果转化、企业孵化、示范项目、宣传推广、组织交流等创新服务，引进国内外成熟和具有应用前景的团队、项目和企业入驻研究院，共同促进创新成洛转化落地，加速石墨烯新技术在医疗健康领域的产业化应用。现需要用于临床器械中的石墨烯电加热膜，要求产品安全且稳定，不能出现短路、漏电等问题。可定制尺寸，可卷曲或折叠。 /p p 　　高速旋转涡轮叶片表面喷涂隔热材料 /p p 　　陕西某大型军工单位，国家一类科研事业单位，需要高速旋转涡轮叶片表面喷涂的隔热材料，温度在1200K，叶片的小径80 mm、中径100 mm、大径120 mm、最小间距2 mm，旋转线速度400 m/s。如性能指标达到要求，可进一步协沟通洽谈。 /p p 　　基于石墨烯发热材料的燃料输送细管加热 /p p 　　陕西某大型军工单位，国家一类科研事业单位，现需求石墨烯加热技术，对燃料管细管道加热，保证管道液体流动。如性能优异，可洽谈合作。 /p p 　　水下控制器所需的浮力材料 /p p 　　陕西某集军、民、三产协调发展的综合性工程技术研究单位，现需求水下控制器所需轻质材料，水下控制器正浮力配备，要求密度低于水(≤0.3 g/cm)。 如性能指标达到要求，可进一步沟通洽谈。 /p p 　　耐温散热涂层 /p p 　　陕西某从事军工领域科研和技术单位。现需求耐温散热涂层隔热材料，温度在1500~2000K，基体为铌钨合金、铜、不锈钢等，要求涂层在高温下稳定不脱落。 如性能指标达到要求，可进一步沟通洽谈。 /p p 　　用于动密封，旋转动密封 /p p 　　陕西某从事军工领域科研和技术单位。现需求动密封，旋转动密封，对偶件是不锈钢和碳石墨，摩擦局部温度达500度以上，单次工作时间200~500秒，保证表面在摩擦后密封性不下降。如性能指标达到要求，可进一步沟通洽谈。 /p p 　　& #8230 & #8230 & #8230 & #8230 & #8230 . /p p 　　会议名称：2019’中国国际石墨烯创新大会 /p p 　　电话：400-110-3655 /p p 　　官网：www.grapchina.cn /p p 　　邮箱：meeting01@c-gia.org /p p 　　QQ群：296531551 397051421 /p p 　　微信：SMXLM2013、CGIA-2013(添加为好友，邀请入群) /p p 　　微信订阅号：CGIA2013(支持在线咨询) /p p br/ /p

石墨烯等二维材料的载流子迁移率高、光-物质相互作用强、物性调控能力优，在高带宽光电子器件领域具有重要的科学价值和广阔的应用前景。当前，发展与主流半导体硅工艺兼容的二维材料集成技术受到业内广泛关注，其中首要的挑战是将二维材料从其生长基底高效转移到目标晶圆衬底上。然而，传统的高分子辅助转移技术通常会在二维材料表面引入破损、皱褶、污染及掺杂，严重影响了二维材料的光电性质和器件性能。因此，实现晶圆级二维材料的无损、平整、洁净、少掺杂转移是二维材料面向集成光电子器件应用亟待解决的关键问题。　　针对这一难题，北京大学化学与分子工程学院彭海琳课题组与国防科技大学秦石乔、朱梦剑课题组合作，设计了一种梯度表面能调控（gradient surface energy modulation）的复合型转移媒介，可控调节转移过程中的表界面能，保证了晶圆级超平整石墨烯向目标衬底（SiO2/Si、蓝宝石）的干法贴合与无损释放，得到了晶圆级无损、洁净、少掺杂均匀的超平整石墨烯薄膜，展示了均匀的高迁移率器件输运性质，观测到室温量子霍尔效应及分数量子霍尔效应，并构筑了4英寸晶圆级石墨烯热电子发光阵列器件，在近红外波段表现出显著的辐射热效应。该转移方法具有普适性，也适用于其它晶圆级二维材料（如氮化硼）的转移。研究成果以“Integrated wafer-scale ultra-flat graphene by gradient surface energy modulation”为题，于9月15日在线发表在《自然-通讯》（Nature Communications 2022, 13, 5410）。　　文章指出，二维薄膜材料从一表面到另一表面的转移行为主要由不同表界面间的能量差异决定。衬底的表面能越大，对二维薄膜有更好的浸润性及更强的附着能，更适合作为薄膜转移时的“接受体”；反之，衬底的表面能越小，其更适合作为薄膜转移时的“释放体”。因此，作者设计制备了表面能梯度分布的转移媒介【如图1，聚二甲基硅氧烷(PDMS)/PMMA/冰片】，其中冰片小分子层吸附在石墨烯表面，有效降低了石墨烯的表面能，保证石墨烯向目标衬底贴合过程中，衬底的表面能远大于石墨烯的表面能，进而实现良好的干法贴合；另一方面，转移媒介上层的PDMS高分子膜具备最小的表面能，能够实现石墨烯的无损释放。此外，该转移方法还有以下特点：PDMS作为支撑层可以实现石墨烯向目标衬底的干法贴合，减少界面水氧掺杂；容易挥发的冰片作为小分子缓冲层能有效避免上层PMMA高分子膜对石墨烯的直接接触和残留物污染，得到洁净的石墨烯表面；高分子PMMA层的刚性使得石墨烯转移后依旧保持超平整的特性。图1 晶圆级二维材料的梯度表面能调控转移方法　　基于梯度表面能调控转移的石墨烯薄膜具备无损、洁净、少掺杂、超平整等特性，展现出非常优异的物理化学性质（如图2）。转移后4英寸石墨烯晶圆的完整度高达99.8%，电学均匀性较好，4英寸范围内面电阻的标准偏差仅为6%（655 ± 39 Ω/sq）。转移到SiO2/Si衬底上石墨烯的室温载流子迁移率能够达到10000 cm2/Vs，并且能够观测到室温量子霍尔效应以及分数量子霍尔效应（经氮化硼封装，1.7K）。基于SiO2/Si衬底上4英寸石墨烯晶圆，成功构筑了热电子发光阵列器件，在较低的电功率密度下（P = 7.7 kW/cm2）能够达到较高的石墨烯晶格温度（750K），并在近红外波段表现出显著的辐射热效应（如图3）。　　图2 梯度表面能调控转移的石墨烯晶圆。（a）无损转移到SiO2/Si衬底上高完整度4英寸石墨烯晶圆；（b）超平整石墨烯与粗糙石墨烯褶皱数目的对比（5×5 μm2范围内）及典型的原子力显微镜图片对比（内嵌图）；（c）转移后4英寸石墨烯晶圆的面电阻；（d）梯度表面能调控与传统湿法转移的石墨烯的电学转移曲线对比；（e）转移到SiO2/Si上的石墨烯在不同温度下的霍尔曲线及室温量子霍尔效应；（f）转移后石墨烯（氮化硼封装，1.7 K）的朗道扇形图，表现出分数量子霍尔效应。　　图3 晶圆级石墨烯热电子发光阵列器件。（a）石墨烯热电子发光示意图；（b）基于4英寸晶圆石墨烯的热电子发光阵列；（c）石墨烯热电子发光阵列的光学显微镜照片；（d）器件在电功率密度为3.0 kW/cm2时的红外照片；（e）器件在不同电功率密度下的辐射光谱；（f）石墨烯晶格温度随电功率密度的变化。　　此外，梯度表面能调控转移方法可作为晶圆级二维材料（石墨烯、氮化硼、二硫化钼等）向工业晶圆转移的通用方法，有望为高性能光电子器件的集成奠定技术基础。　　该论文的共同通讯作者为北京大学彭海琳教授和国防科技大学秦石乔教授、朱梦剑副研究员。共同第一作者是北京大学前沿交叉学科研究院博士研究生高欣、北京大学化学学院博士毕业生郑黎明、国防科技大学前沿交叉学科学院罗芳博士、北京大学化学学院博雅博士后钱君。其他主要合作者还包括北京大学化学学院刘忠范教授、北京大学材料学院林立特聘研究员、北京石墨烯研究院尹建波研究员和孙禄钊研究员、及长春工业大学高光辉教授等。　　该研究工作得到了国家自然科学基金委、科技部、北京分子科学国家研究中心、腾讯基金会等项目资助，并得到了北京大学化学与分子工程学院分子材料与纳米加工实验室（MMNL）仪器平台的支持。　　原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-022-33135-w

上海光谱仪器有限公司“全自动石墨炉火焰原子吸收一体机的研制”项目顺利通过科委专家验收 　　2009年3月30日，由上海光谱仪器有限公司承担，复旦大学参加完成的上海市科研条件支撑项目“全自动石墨炉火焰原子吸收一体机的研制”项目顺利通过科委专家组验收。项目验收由中国工程院方家熊院士、庄松林院士主持，科研院所、大专院校、国家技术监督局的专家以及用户代表等参加验收鉴定会议。 鉴定会现场 　　全自动石墨炉火焰原子吸收一体机采用全反射双原子化器串联光学结构、开关型石墨炉直流加热电源、交流塞曼直流塞曼背景校正一体化等技术填补了国内外原子吸收光谱仪空白，解决了因石墨管电阻变化影响测定结果、横向加热石墨炉大功率快速升温、在同一系统中进行交流塞曼与直流塞曼背景校正结果对比等业界多年来一直未能解决的难题。 　　该项目在实施过程攻克了多项难题，形成了多项具有创新性和自主知识产权的关键技术，申请了七项发明专利、三项实用新型技术专利，还有多项技术正在申请专利当中。 　　该项目在实施过程中，把符合国际标准作为产品设计的考核目标，在项目实施过程中，及时地将部分技术应用到现有的产品和外销的OEM、ODM产品当中，提高了现有产品的性能、部分部件符合欧盟的标准，并通过了欧盟认证机构的认可。 　　该项目在开发过程中，坚持产品设计“系列化、通用化、标准化”和部件功能模块化的原则，形成了全自动的交流/直流塞曼背景校正原子吸收光谱仪，交流塞曼背景校正原子吸收光谱仪，自吸效应/氘灯背景校正原子吸收光谱仪等系列产品，可满足不同使用目的和应用领域的需求。 　　全自动石墨炉火焰原子吸收一体机的研制成功，标志着我国原子吸收光谱仪向着国际先进水平跨出了一大步，上海光谱将在此基础上，在强化产品可靠性、提高产品产量作进一步的开发投入，以提升产品的制造能力。同时，上海光谱也希望以此为平台，加强与国内外同行的合作和交流，共同推动原子光谱开发、制造、应用技术的发展，为建设人类共同的安全、洁净、祥和的家园提供先进的检测技术和可靠的与产品。 　　经过严格的测评和考核、与会的专家和用户一致认为该产品的部分技术为国际首创和国内首创，综合技术已经处于国内领先，并达到国际先进水平。

石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，是构建其它维数碳质材料(如零维的富勒烯、一维的纳米碳管和三维的石墨等)的基本单元，具有极好的结晶性及电学质量，可广泛应用于微电子、柔性显示、航空航天、能源、化学传感等领域。自第一片石墨烯材料于2004年英国曼彻斯特大学安德烈• 海姆教授和康斯坦丁• 诺沃肖洛夫研制出来并于2010年荣获诺贝尔物理学奖后，石墨烯迅速成为国际先进材料研发的新热点，引发了诸多发达国家的科学家跟踪研究。 　　石墨烯结构 　　该课题组一篇论文获2009年度“中国百篇最具影响国际学术论文” 　　中国科学院长春应化所现代分析技术工程实验室材料电化学课题组近3年来密切关注国际石墨烯材料研发发展的最新趋势，围绕这一前沿性的重要科学问题，在中科院知识创新工程重要方向项目的支持下，从基础和应用基础研究入手，围绕石墨烯的制备、化学修饰、性能研究等，开展了系列卓有成效的研究工作，并积极探索其在众多领域的应用，取得了系列创新性的研究进展，不但在石墨烯的制备、化学修饰、性能研究等方面取得了长足的进步，还研制、开发出多种高强度、高韧性树脂材料等 此外，还在石墨烯透明电极、生物传感等方面进行了初步的探索，取得了一系列相关研究结果，得到了国内外同行的广泛关注。近年来已在 Anal. Chem.、Chem. Commun.等国际著名核心期刊上发表相关文章15篇。其中发表于2009年Anal. Chem.上面的文章“Direct electrochemistry of glucose oxidase and biosensing for glucose based on graphene”仅1年左右时间就被引用100余次，并被中国科学信息技术研究所评选为2009年度“中国百篇最具影响国际学术论文”。

多孔或层状电极材料具有丰富的纳米限域环境，表现出高效的电荷储存行为，被广泛应用于电化学电容器。而这些限域环境中形成的双电层(限域双电层)结构与建立在平面电极上的经典双电层之间存在差异，导致其储能机理尚不清晰。因此，解析限域双电层结构对探讨这类材料的电化学电容存储机理和优化电化学电容器件的性能具有重要意义。中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心项目研究员黄楠团队与比利时哈塞尔特大学教授杨年俊合作，设计并制备了具有规则有序0.7 nm层状亚纳米通道的膨胀垂直石墨烯/金刚石复合薄膜电极。其中，金刚石与垂直膨胀石墨烯纳米片共价连接，作为机械增强相为构筑层状限域结构起到支撑作用。进一步，研究发现，该电极表现出离子筛分效应，离子部分脱溶等典型的限域电化学电容行为，是研究限域双电层的理想电极材料。基于该材料，科研人员利用原位电化学拉曼光谱和电化学石英晶体微天平技术分别监测充放电过程中电极材料一侧的响应行为和电解液一侧的离子通量发现，在阴极扫描过程中，电极材料一侧出现拉曼光谱 　　峰劈裂现象，溶液一侧为部分脱溶剂化阳离子主导的吸附过程。该研究综合以上实验结果并利用三维参考相互作用位点隐式溶剂模型的第一性原理计算方法，在原子尺度上评估了限域双电层中离子-碳宿主相互作用，揭示了在限域环境中增强的离子-碳宿主相互作用会诱导电极材料表面产生高密度的局域化图像电荷。该工作完善了限域双电层电容的电荷储存机理，为进一步探讨纳米多孔或层状材料在电化学储能中的功能奠定了基础。 　　8月9日，相关研究成果以Highly localized charges of confined electrical double-layers inside 0.7-nm layered channels为题，在线发表在《先进能源材料》(Advanced Energy Materials)上。研究工作得到国家自然科学基金和德国研究联合会基金的支持。图1. 层状限域双电层膨胀垂直石墨烯/金刚石薄膜电极的制备和表征：(A)制备流程示意图；(B)石墨插层化合物的拉曼光谱；(C-D)XRD图谱；(E)SEM和TEM图像。图2. 层状限域双电层膨胀垂直石墨烯/金刚石薄膜电极的电化学行为：(A)CV曲线；(B)微分电容-电极电势关系；(C)离子筛分效应；(D)EIS图谱；(E-F)动力学分析。图3. 层状限域双电层膨胀垂直石墨烯/金刚石薄膜电极的原位电化学拉曼光谱：(A-D)原位电化学拉曼光谱；(E-F)拉曼特征演变幅度分析。图4. 层状限域双电层电容的储能机理分析：(A)拉曼光谱中的G峰劈裂；(B)电化学石英晶体微天平分析；(C)电极质量变化和拉曼特征变化的关联性；(D)DFT-RISM计算获得的图像电荷分布。

德国亥姆霍兹德累斯顿罗森多夫(HZDR)研究中心的科学家通过在 SiC 上一个微小的片状石墨烯加上天线，开发出一种新的光学探测器。据称，这种新型探测器可以迅速的反射所有不同波长的入射光，并可在室温下工作。这是单个检测器首次实现监测光谱范围从可见光到红外辐射，并一直到太赫兹辐射。　　HZDR 中心的科学家们已经开始使用新的石墨烯探测器用于激光系统的精确同步。据HZDR 物理与材料科学研究所的物理学家 Stephan Winnerl 称，相对于其他半导体，如硅或砷化镓，石墨烯可以承载具有超大范围光子能量的光，并将其转换成电信号，只需要一个宽带天线和恰当的衬底来。　　石墨烯片和天线组件吸收光线，将光子的能量转移至石墨烯的电子中。这些“热电子”能够增加探测器的电阻，产生快速电信号，在短短 40 皮秒内便可完成入射光注入。　　衬底的选择是提高捕光器的关键。过去使用的半导体衬底吸收了一些波长的光，但碳化硅可在光谱范围不主动吸收光。 此外，天线的作用就像一个漏斗，捕捉长波红外和太赫兹辐射。目前，科学家们已经能够将光谱范围增加为此前型号探测器的90倍，所能探测到的最短波长比最长的小 1000倍。而在可见光中，红光波长最长，紫光波长最短，红光波长仅是紫光的两倍。　　该光学探测器已被 HZDR 中心采用，用于易北河中心的两个自由电子激光器的精确同步。这种精确同步对“泵浦探针”实验尤为重要，研究员使用其中一个激光器激发材料，再使用另一个具有不同波长的激光器进行测定。在这种实验中，激光脉冲必须精确同步。因此，科学家们使用石墨烯探测器如同使用秒表。精确同步的探测器可以显示出激光脉冲何时达到目标，大带宽有助于防止探测器变为潜在错误来源。该种探测器的另一个优点是，所有的测量可以在室温下进行，避免了其他探测器所需的昂贵和费时的氮气或氦气冷却过程。

p & nbsp & nbsp 石墨烯的理论研究始于1947年，迄今已有70年的历史。但真正能够独立存在的二维石墨烯晶体则是出现在2004年：英国曼彻斯特大学天文物理学教授AndreK.Geim领导的研究小组利用微机械剥离方法首次获得了石墨烯。由于具有优异的力学、热学、电学和磁学性能，有望在高性能纳电子器件、复合材料、场发射材料、气体传感器、能量储存等领域获得广泛应用，石墨烯近年来迅速成为材料科学和凝聚态物理领域的研究热点之一。 /p p 　　在石墨烯首次被发现后，关于石墨烯技术的研究不断取得令人振奋的进展。在石墨烯的制备领域，如何实现低成本、高质量、可控生产是当前研究热点 在石墨烯的应用领域，则是半导体、电子、材料、生物工程等多点开花。 /p p 　　石墨烯目前还处在研发阶段，各国对于这个新兴材料还处于一个专利布局期，尚还没有出现产业化动向，整个产业链也还没有形成。目前制备石墨烯的技术工艺不成熟，还没有达到一致性的品质，而且成品面积都非常小，不能适应工业化应用，但高达2000元/克的产品价格和广阔的市场前景更是让各方对石墨烯研究一直没有停止过。 /p p 　　新兴技术的发展离不开政策的支持与引导。在2010年石墨烯发现者获得诺贝尔奖以后，不仅全球科研界竞相关注，各国政府也加大了石墨烯研发的支持力度，希望在这新一轮石墨烯研究和产业化发展的竞争中抢占先机。在石墨烯大国中，欧盟及其成员国、美国、日本和韩国较先开展相关的战略部署，出台了各项支持政策和研究扶持计划，走在了全球石墨烯研究与产业化的前列。 /p p 　　石墨烯尚未形成产业化，售价非常的高，目前国内的售价在2000元/克以上，接近于黄金价格的十倍左右。石墨烯凭借其特殊的物理结构和特质，在多个领域都将带来革命性的变革，一旦量产必将成为下一个万亿级的产业。 /p p 　　发达国家聚焦石墨烯功能器件研发和应用，未来5-10年全球石墨烯市场将进入高速发展期。美、欧、日、韩等地区密集发布政策，扶持石墨烯功能器件研发和产业化应用。欧美企业占据全球石墨烯产业链关键环节，石墨烯制备技术，复合材料、核心电子元件等应用产品保持领先优势，亚洲石墨烯应用市场前景向好。 /p p 　　数据显示，2016年石墨烯全球市场规模为755万美元，随着石墨烯制备技术进一步推动规模化应用，五至十年内市场将进入高速发展期，到2020年市场规模可达到3.85亿美元，2025年全球规模有望达到21.03亿美元。 /p p 　　根据石墨烯的不同特性和发展难度，我们总结了以下发展路径： /p p 　　◆首先，目前石墨烯粉体和薄膜产品己经具备了量产的可能性，相对应的如导电导热添加剂、防腐散热材料、复合材料及触摸屏应用领域也有望最早实现突破。 /p p 　　◆其次，石墨烯高导电性、高比容量和比表面积的特性己经被尝试用于改善超级电容的能量密度和充放电速度 另外由于其光线敏感度是普通传感器的1000倍，传感器应用也有望作为中期目标实现。 /p p 　　◆最后，石墨烯想象空间最大的领域是对硅的替代，成为下一代超高频率晶体管的基础材料，应用于高性能集成电路和新型纳米电子器件中。计算机速度的提升要求元件集成密度进一步提高，然而硅在尺寸缩小方面己经进入瓶颈，IBM未来5年将投入30亿美元在后硅时代技术部署，石墨烯为重要的技术方向之一。然而由于石墨烯本身为导体，单层石墨烯没有带隙(BandGap)，无法实现逻辑电路必需的晶体管开关功能，需要人工植入带隙或采用复合材料的方法，工艺复杂性程度大幅提高，在微电子领域广泛使用还有待时日。 /p

由23个国家150多个研究团队组成的国际联盟 Graphene Flagship 运用纳米材料石墨烯研发出一款高精度的新型红外探测器。据团队介绍，这种新型探测仪可检测出纳瓦级的热辐射变化——相当于手轻轻摆动时释放出的能量的千分之一。　　石墨烯的优点是在高性能红外成像和光谱学中的开放性可能性。来自剑桥大学(英国)，恩伯顿有限公司(英国)，光子科学学院(ICFO 西班牙)，诺基亚和约阿尼纳大学(希腊)工作的Graphene Flagship的研究人员开发了一种基于石墨烯的，通过红外辐射检测，对于温度的微小变化的测量，具有极高精确性的热释电热辐射测量仪。　　在《自然通讯》上发表的工作证明了基于石墨烯的非冷却热检测器的最高报告的温度敏感性，能够将温度变化分解为几十μ K。仅需要几纳米的IR辐射功率来在隔离器件中产生这样小的温度变化，比通过紧密靠近的人手递送到检测器的IR功率小大约1000倍。石墨烯红外探测器，可检测出极微小的热辐射变化　　检测器的高灵敏度对于超过热成像的光谱应用是非常有用的。使用高性能的基于石墨烯的IR检测器，可以提供较少的入射辐射的强信号，可以隔离IR光谱的不同部分。这在安全应用中是至关重要的，其中不同的材料(例如爆炸物)可以通过它们的特征IR吸收或透射光谱来区分。　　恩伯顿首席工程师和研究的联合负责人Alan Colli博士说：“使用更高灵敏度的检测器，可以限制大的热带，并且仍然使用在非常窄的光谱范围内的光子形成图像，并且做多光谱红外成像对于安全检查，有特定的签名，材料在窄带中发射或吸收，因此，需要一个在窄带中训练的检测器，这在寻找爆炸物，有害物质或任何分类。”　　典型的IR光电探测器通过热电效应或作为测量由于加热引起的电阻变化的测辐射热计进行操作。基于石墨烯的热释电测辐射热计将这两种方法与石墨烯的优异电性能相结合，以获得最佳性能。石墨烯作为信号的内置放大器，消除了对外部晶体管的需要，意味着没有寄生电容的损失和显着低的噪声。　　石墨烯的高电导率还提供与用于与检测器像素和记录装置接口的外部读出集成电路(ROIC)的方便的阻抗匹配。随着石墨烯质量的持续改进(例如，更高的迁移率)，可以制造具有扩展的动态范围(器件将可靠地工作的温度范围)的稳健器件，同时保持相同的优异的温度响应性。　　剑桥石墨烯中心主任Andrea Ferrari教授说，“这项工作是石墨烯在应用路线图上稳步前进的另一个例子，恩伯顿是一家新公司，专门生产石墨烯光子学和电子学红外光电探测器和热传感器，这项工作例证了基础科学技术如何可以导致迅速的商业化。”Andrea Ferrari是Graphene Flagship的科学技术官员，也是Graphene Flagship管理小组的主席。　　该项目的合作者FrankKoppens教授是 ICFO的量子纳米光电子技术的领导者，并领导Graphene Flagship的光子和光电子工作包。“石墨烯最有前途的应用之一是宽带光电探测和成像，在任何其他现有技术的基础上，在一个材料系统中结合可见光和红外探测是不可能的，Graphene Flagship计划将进一步发展高光谱成像系统，开发石墨烯独特的方向，”他说。　　DanielNeumaier博士(德国AMO)是Graphene Flagship电子和光子学集成部门的领导者，并没有直接参与这项工作。他说：“在过去几年里，红外探测器的市场规模急剧增加，这些设备正在越来越多的应用领域，特别是光谱安全检查变得越来越重要，这需要在室温下的高灵敏度。目前的工作是在满足石墨烯红外探测器的这些要求方面迈出的巨大一步。”相关工作全文发表在Nat. Commun.2017.(DOI: 10.1038/ncomms14311 )上。

石墨烯，是当前世界上最薄、最轻、最硬、导电性最好而且拥有强大灵活性的纳米材料。它的强大能力常常令人咋舌。一块1厘米厚的石墨烯板，能够让一头5吨重的成年大象稳稳站在上面 用石墨烯做的手机电池，一秒内就能把电充满 以石墨烯为材料的平板电脑，可以随意折叠成手机大小放在口袋里。在电子、航天军工、新能源新材料等领域也有着广泛应用。　　11月25日，在中科院文献情报中心产业情报研究中心主办的第20期《产业技术情报》发布会上，研究人员详细梳理了石墨烯在超级电容器和生物传感器方面的应用情况，首次将两个发布主题聚焦于同一领域，并基于权威数据库分析，对两者未来的发展趋势作出研判。　　石墨烯超级电容器技术：中国处于快速增长期　　当今能源及环境问题日趋严重，以新能源电动汽车为代表的绿色交通工具的发展需求越来越大。而解决其制动能量回收系统的问题是产业发展的关键之一，因此产业对兼顾高能量密度与高功率密度的电化学储能器件的需求越来越迫切。与此同时，超级电容器因具备使用寿命长、充电时间短等优点，被赋予较大期待。石墨烯超级电容器主要研究领域包括：用于电极材料的过渡金属氧化物、活化煤以及氮掺杂石墨烯、集电器表面等方面，涉及技术包括氧化石墨烯单体、过度金属氧化物、氮掺杂、煤活化等。　　随着2004年英国曼彻斯特大学物理学家发现石墨烯的分离制备方法，石墨烯在超级电容器中的应用也逐渐开始迅速发展，专利年发表数量快速增长，于 2012年达到峰值每年280项。目前相关技术专利平均在每年250项左右。中国的石墨烯超级电容器领域技术的发展2009年起迅猛增长，年申请量迅速超过每年100项，于2012年达到峰值，此后基本保持在每年120项以上，处于快速增长期。　　记者发现，在石墨烯超级电容器技术专利权人排名中，前25名专利权人中数量最多的是来自中国的机构(17家)。排名前5位的依次是：海洋王照明科技股份有限公司、中国科学院、韩国三星公司、美国Nanotek仪器公司和浙江大学。　　“从产业技术情报发布的内容来看，我们国家在石墨烯领域的论文和专利的数量还是比较可观的，这些数据充分反映了我们国家的科技活力。”清华大学化工系教授骞伟中说。　　他介绍，目前石墨烯的主要制造市场和应用市场均在中国，国内的众多机构在该领域进行了专利布局。北京和江苏已分别成为国家石墨烯发展和研发较为集中的地区，未来5年到10年这些地区还将在石墨烯领域进行大力布局。　　“从产业化角度来看，目前石墨烯电容器领域技术更多地集中在高校实验室，离产业化还有一段路要走。我们国家应推动高校和企业的衔接，大力推动石墨烯电容器的产业化发展。”骞伟中建议。　　石墨烯生物传感器：中国SCI发文量位列第一　　石墨烯因其特殊的纳米结构，优良的光学、电学等特性以及良好的生物相容性，迅速成为生物传感器研究中的热点材料，并成功检测多种生物小分子、DNA、酶、蛋白质以及细胞等。　　“生物传感器是生命分析化学及生物医学领域中的重要研究方向，已广泛应用于临床疾病诊断和治疗研究。但石墨烯生物传感器目前处于实验室阶段，还未实现产业化。”国家纳米科学中心博士研究生史济东说。　　据中科院文献情报中心研究人员介绍，石墨烯用于生物传感器领域研究的重点集中在以下两个方面：一是石墨烯电化学生物传感器，包括安倍型传感器、电化学发光型和场效应晶体管型等，涉及酶传感器(用于检测过氧化氢、葡萄糖、抗坏血酸、多巴胺、尿酸等)、免疫传感器(用于检测病毒、细菌、癌症标志物等)、DNA传感器、蛋白质传感器等 二是石墨烯光学生物传感器，包括荧光传感器和基于共振能量转移传感器。　　石墨烯用于生物传感器领域的SCI论文发文年代分布呈现出如下特征：2005 年至2009年发文量相对较少，年发文量不超过100篇，主要来自美国和中国，研究进展相对缓慢，处于技术孕育期 随着2010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因在石墨烯材料方面的研究获得诺贝尔物理学奖，全球石墨烯用于生物传感器领域的SCI发文量增长趋势逐渐明显，其中 2015 年SCI发文量突破了2300篇，相关技术进入快速成长阶段。　　统计数据显示，全球共有85个国家和地区开展了石墨烯用于生物传感器的相关研究，其中中国、美国、印度等10个国家和地区在石墨烯用于生物传感器领域的SCI发文量占总量的81.61%。其中中国在该研究中占有明显优势，发文量占全部论文的47.76% 位居第2位的是美国，发文量占全部论文的 9.39%。　　在高被引论文方面，石墨烯用于生物传感器领域的SCI论文属于ESI高被引论文有345篇，来自35个国家和地区。其中ESI高被引论文主要来自中国(176篇)、美国(86篇)、新加坡(39篇)、韩国(23篇)和印度(15篇)。　　值得一提的是，前10位ESI高被引SCI论文中，有6篇发文来自中国福州大学、中科院长春应用化学研究所、清华大学和中科院上海应用物理研究所4家机构，可以看出中国在该技术领域拥有一定的技术优势。

p 　　去年，华为掌门人任正非曾表示，未来10～20年，将迎来石墨烯颠覆硅的时代。随后，有西方媒体报道，西班牙研发出石墨烯电池，充电8分钟可续航1000公里。近年来，石墨烯似乎已成为无所不能的新材料之王。 /p p 　　中国科学院长春应用化学研究所(以下简称长春应化所)研究员牛利等人近日在石墨烯材料的制备及应用研究方面取得重要进展，该成果获得2015年吉林省自然科学奖一等奖。 /p p 　　牛利在接受《中国科学报》记者采访时表示：“虽然石墨烯材料具有相当特殊的物理及化学属性，但距离真正的实际应用还有很长的路要走。” /p p 　　 strong 超级材料 /strong /p p 　　石墨烯存在于自然界，只是难以剥离出单层结构，厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。 /p p 　　2004年，英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈· 盖姆和康斯坦丁· 诺沃肖洛夫从高定向热解石墨中剥离出石墨片，然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上，撕开胶带，就能把石墨片一分为二。 /p p 　　他们不断地这样操作，于是薄片越来越薄，最后，他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片，这就是石墨烯。两人也因此获得2010年度诺贝尔物理学奖。 /p p 　　据牛利介绍，石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状结构的一种碳质新材料，具有极好的电学、力学、热学以及光学性能。 /p p 　　常温下，石墨烯电阻率比铜或银更低，是世界上电阻率最小的材料。石墨烯因电阻率低、电子迁移的速度快，有望用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。 /p p 　　石墨烯既是最薄的材料，也是最韧的材料。曾有实验证实，如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克，却可以承受一只一千克的猫。 /p p 　　另外，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光，即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。 /p p 　　石墨烯的特殊性能使其迅速成为国际先进材料研发的新热点，引发了国内外科研人员的跟踪研究，牛利团队就是其中之一。 /p p style=" text-align: center " img title=" untitled1.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201512/insimg/397ad04f-a6c9-4ae0-b410-480666e616ca.jpg" / /p p style=" text-align: center " 诺沃肖洛夫团队捐赠给斯德哥尔摩的石墨、石墨烯和胶带 /p p 　　 strong 性能改良 /strong /p p 　　这些年，牛利带领长春应化所现代分析技术工程实验室材料电化学课题组，密切关注国际石墨烯材料研发发展的最新趋势，围绕二维石墨烯材料理论设计、制备合成、性质表征以及其在电分析化学领域的应用开展了系列研究工作。 /p p 　　由于石墨烯片层之间具有强烈的相互作用，使其非常难以剥离。牛利告诉记者：“传统的氧化剥离方法是通过强氧化剂，让石墨烯边缘发生氧化作用，出现片层结构扭曲。这种方法由于使用大量的强氧化剂，如高锰酸钾、浓硫酸等试剂，制备的石墨烯材料结构可控性差，缺陷多，产率也较低。”此外，该方法直接产生的是石墨烯氧化物，还需要进一步的还原处理才能得到最终的石墨烯材料。 /p p 　　牛利团队利用微波能量辅助，同时辅以有机小分子插层剂，在石墨片层间通过微波逐渐渗透插层剂，使石墨烯片层逐渐剥离。“这项技术方法无需经过石墨烯氧化阶段，不仅可以直接制得高度还原性的石墨烯材料，还可以低成本、大批量制备高品质的石墨烯材料。” /p p 　　当前，国际上制备石墨烯薄膜多采用昂贵的CVD(化学气相沉积)方法，牛利团队发现，这种方法很难控制薄膜的厚度，特别是难以进行复杂的图案化设计。另外，化学还原剂无论是液态还是气相的，都会导致二次化学试剂的使用。 /p p 　　“我们采用电化学技术，仅仅通过界面的电子转移过程，就可以控制石墨烯氧化物在界面的电化学还原沉积程度，这种方法技术简单、成本低廉、绿色环保，同时结构厚度、性状可控。”牛利说。 /p p 　　牛利团队还探索了新型石墨烯及其杂化材料在电极界面修饰、分析传感及其他相关领域的应用。 /p p style=" text-align: center " img style=" width: 499px height: 420px " title=" untitled2.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201512/insimg/f7e4c11e-2c48-4aa2-93bd-047c011cbc1e.jpg" width=" 499" height=" 509" / /p p style=" text-align: center " 显微镜下的石墨烯“单晶” /p p 　　 strong 目标驱动 /strong /p p 　　他们设计制备了石墨烯片层、薄膜和石墨烯杂化材料，并进一步探索了石墨烯及其杂化材料的化学结构特征和反应机理，将石墨烯及其杂化材料应用在传感分析、复合材料以及能源环境领域。 /p p 　　“作为工业技术，石墨烯要实现产业化，仍有许多未能克服的困难。”牛利指出，尽管国际上已经发布一些研究结果，将石墨烯用于电池电极材料、电容器器件构造、力学增强材料、导热薄膜等应用领域中，但这些领域的研究还有诸多的科学及工程技术问题亟待解决。 /p p 　　因为石墨烯的制备方式目前在技术上还存在缺陷，通过实验室内研制的石墨烯成本居高不下。曾有研究人员计算出目前的石墨烯价格高达5000元/克，比黄金还贵十几倍。 /p p 　　围绕化学制备石墨烯材料，低成本、大批量制备高品质石墨烯是个值得关注的技术问题。围绕微电子学及器件领域，科研人员还需要解决如何降低器件材料的制备成本、提高器件结构的均一性，如何将微观操作及纳米构造技术用于石墨烯器件中等问题。 /p p 　　目前在石墨烯材料的一些应用领域，如储能器件、导热材料、透明薄膜等方面，虽然已经有围绕需求的、具有应用前景的研究工作报道，但由于缺乏明显的直接应用领域及工程技术方法的结合应用，导致研究工作与应用需求还存在一定的距离。 /p p 　　牛利告诉记者：“将基础研究与工程技术方法有机结合，特别是与应用目标驱动结合，将会使石墨烯材料研究成果更好地投入到实际应用中。” /p

p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 在2018年最后一个工作日发布的“2018年第17号中华人民共和国国家标准公告”里，由泰州巨纳新能源有限公司牵头起草的我国首个石墨烯国家标准GB/T 30544.13-2018： 《纳米科技 术语 第13部分：石墨烯及相关二维材料》正式发布。泰州巨纳新能源有限公司及其技术专家梁铮博士分别为该标准的第一起草单位及第一起草人。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 石墨烯是由一个碳原子与周围三个近邻碳原子结合形成蜂窝状结构的碳原子单层。由于石墨烯具有许多优异性能（如导电性和导热性等），应用前景十分广阔，在学术和商业上都引起了人们极大的兴趣。近年来，石墨烯的制备、检测、研究及应用不断取得突破，各种新技术新产品陆续涌现，标志着石墨烯已处于从实验室走向产业化的关键阶段，开展标准化工作已成为迫切需求。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 我国石墨烯标准化工作得到了国家有关部门的大力支持。《纳米科技 术语 第13部分：石墨烯及相关二维材料》属于我国石墨烯领域首批国家标准计划项目之一，也是正式发布的第一个石墨烯国家标准。该标准的制定及发布，将为石墨烯的生产、应用、检验、流通、科研等领域，提供统一技术用语的基本依据，是开展石墨烯各种技术标准研究及制定工作的重要基础及前提。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 这个国家标准首次明确回答了石墨烯上下游相关产业共同关注的核心热点问题：什么是石墨烯？什么是石墨烯层？石墨烯最多可以有几层？双层/三层/少层石墨烯是不是石墨烯？氧化石墨烯最多可以有几层？还原氧化石墨烯最多可以有几层？什么是二维材料？其内容不仅充分考虑了国内各界的意见和建议，同时也和国际标准保持一致。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 该标准主要由泰州巨纳新能源有限公司、东南大学等单位起草。泰州巨纳新能源有限公司于2010年成立，是国内最早从事石墨烯研究、检测、应用、标准化工作的公司之一。2013年组织召开了全国首届石墨烯标准化论坛。2014年起牵头起草我国首批四项石墨烯国家标准计划项目中的两项。2014年5月，正式承担江苏省战略性新兴产业标准化试点工作并于2016年通过验收。2014年被科技部认定为国家火炬计划平台。2016年12月，经国家标准委和中国科学院批准，承担全国纳米技术标准化技术委员会低维纳米结构与性能工作组（编号为SAC/TC279/WG9）秘书处，负责协调和组织全国低维纳米材料的标准化工作。2016年底，承担中国国际石墨烯资源产业联盟国际标准工作委员会秘书处。2018年成功举办首届低维材料应用与标准研讨会。 /p

由北京市科学技术委员会、中关村科技园区管理委员会指导，北京石墨烯研究院(BGI)主办的“北京石墨烯论坛2022年23-25日在北京举行。论坛开幕式上，北京市政协副主席、北京市工商联主席燕瑛指出，首都经济高质量发展离不开“高精尖”产业，希望以北京石墨烯研究院为代表的广大创新主体和企业家坚定走“专精特新”道路，坚持专业化经营战略，坚持自主创新，提升全球影响力和竞争力，打造国际知名的民族品牌，争创世界一流企业。北京市经济和信息化局副局长彭雪海表示，近年来，北京发布了《北京市“十四五”时期高精尖产业发展规划》，加快布局以石墨烯、生物材料为代表的前沿新材料产业；出台了支持高精尖产业的1+N政策体系，全面支持包括新材料产业在内的高精尖产业发展，已逐步形成创新驱动的新材料产业体系。希望北京石墨烯研究院进一步夯实人才和研究基础，积极探索新的产学研协同创新机制，不断加快科技成果转化和产业化步伐，为我国石墨烯产业和北京高精尖产业发展做出更大贡献。北京石墨烯研究院院长刘忠范介绍，近年来，该院从平台建设到团队组建、从基础研发新进展到产业发展上“高速”、从文化软实力牵引到体制机制创新等方面不断发力，取得诸多新进展，为北京市石墨烯产业发展提供技术支撑。据介绍，今年以来，该院推动成立未来实验室，产业化研发走进新阶段；人才引进、人才培养和人才高地建设成效显著；石墨烯制备技术、石墨烯无损转移等方面的研发取得新突破；获批“专精特新”高科技企业，产业发展走上“高速路”。论坛上，北京石墨烯研究院还发布了4英寸单晶石墨烯晶圆、A3尺寸通用石墨烯薄膜、石墨烯玻璃纤维织物产品等BGI研发的3款产品。据悉，北京石墨烯论坛已经成功举办了五届。今年的论坛设置了石墨烯前沿论坛、石墨烯产业发展论坛、测量与标准论坛、青年科学家论坛、纳米化学论坛等板块。报告内容丰富，涵盖了石墨烯基础研究前沿热点、石墨烯材料制备技术、石墨烯行业标准国内外进展，以及石墨烯在能源存储、导热散热、航空航天等多个领域的应用与产业化最新突破。点击图片直达会议页面

最近，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室(筹)张广宇研究组与高鸿钧研究组、王恩哥研究组合作，利用自制的远程电感耦合等离子体系统，首次成功实现了石墨烯的可控各向异性刻蚀。这种基于石墨烯的各向异性刻蚀技术是我国科学家在该研究领域中独具特色的工作，相关结果发表在【Advanced Materials (2010)】，并得到了审稿人的高度评价。 　　石墨烯(graphene)，是继富勒烯、碳纳米管之后被科学家们发现的又一种新的碳元素结构形态。作为一种室温下稳定存在的二维量子体系，石墨烯打破了凝聚态物理的理论，推翻了人们以前普遍接受的严格的二维晶体无法在有限的温度下存在的科学预言，对凝聚态物理的发展产生了重大的影响。不仅如此，石墨烯表现出来的一系列独特的电学输运特性、光学耦合和其他新奇的物理特性，以及利于剪裁加工的二维特性，使其在分子电子学、微纳米器件、超高速计算机芯片、高转换效率电池、固态气敏传感器、太赫兹学等领域可能有重要的应用前景。 　　然而，由于石墨烯的导带与价带之间没有能隙，做成晶体管器件时，很难实现开关特性，而且若要运用于现在普遍使用的逻辑电路，其金属性也是一个巨大的难题。如何在石墨烯中引入能隙，成为人们关注的热点问题，这也为石墨烯的制备提出了新的挑战。一般引入能隙的手段主要有：(1) 利用对称性破缺场或相互作用等使朗道能级发生劈裂，在导带与价带之间引入能隙。这主要通过掺杂、外加电场、化学势场等方式在双层石墨烯中引入对称破缺，实现人工调制能隙。(2) 利用量子限域效应和边缘效应，通过形成石墨烯纳米结构(如 nanoribbons纳米带)引入能隙，通过调节带宽，可以实现对带隙宽度的调节。(3) 利用化学气相沉积法掺杂(如B、N等)产生能隙，通过调节掺杂程度可实现对能隙的调节。(4)利用基底作用诱导(如SiC基底上的外延石墨烯)产生能隙，通过调节基底的作用程度可实现对能隙的调节。此前，张广宇研究组与高鸿钧研究组和陈小龙研究组合作，利用拉曼光谱学的手段，系统地研究了外延石墨烯与碳化硅基底之间的电荷转移机制，为未来这类样品制作电子学器件提供了技术参考依据。相关结果发表在【J. Appl. Phys. 107, 034305, (2010)】。 　　基于已有的实验结果，大家一致认为这四种方法中最可行、最具应用价值的当属石墨烯的纳米结构。目前，石墨烯纳米结构的制备技术和电学性能的研究都有飞速的发展，但要实现大规模集成石墨烯纳米结构器件的应用，如何利用现有的微纳加工技术获得边缘可控的石墨烯纳米结构是亟待解决的难题。虽然国际上已有少数研究组利用金属粒子催化加氢反应或利用SiO2衬底与石墨烯的选择性反应来实现石墨烯选择性的各向异性刻蚀，但这些方法的刻蚀速率不可控，刻蚀取向不确定，且无法与传统的微纳加工技术兼容，从而无法实现石墨烯纳米结构器件的集成加工。 　　张广宇等人此次实现的这种基于氢等离子体的干法刻蚀技术受等离子体强度和样品温度的调控，刻蚀速率可以精确控制在几个nm/min，且不会引入新的缺陷。由于石墨烯特殊的六角对称性，这种方法可以得到近原子级规则的Zigzag边缘结构。他们还利用这种干法刻蚀技术结合电子束光刻技术首次实现了对石墨烯纳米结构的精确加工和剪裁。这种技术的优势在于可以对石墨烯结构进行原子级尺度加工和对于石墨烯质量的保持性。这种可以沿固定晶向，得到固定的边缘结构的加工剪裁石墨烯的技术是传统技术所无法实现的，为未来大规模精确控制、加工具有确定晶向和边缘结构的石墨烯纳米结构奠定了技术基础。 　　这项工作得到了中科院“百人计划”、国家自然科学基金和“973”项目的支持。 　　 　　图1新鲜解理的石墨(a)表面光滑台阶清晰可见，不同功率。(b)50W和(c)100W氢等离子体刻蚀过的石墨表面，显示出了形状规则的正六边形孔。(d)刻蚀速率随温度的变化关系。(e)刻蚀速率随时间的变化关系，证明刻蚀速率可精确稳定的控制在几纳米/分钟。 　　 　　图2 同样的各向异性刻蚀效应在机械剥离的石墨烯中也如此。氢等离子体刻蚀过的单层(a)、两层(b)及多层(c)石墨烯，正六边形孔洞清晰的形成于缺陷处。(d)单层及两层石墨烯刻蚀速率随温度的变化关系。(e)拉曼光谱表征，几乎看不到代表缺陷态的拉曼D峰，证明石墨烯的晶体质量并没有被温和的氢等离子体破坏。 　　 　　图3 氢等离子体刻蚀出的单层正六边形孔洞边缘的扫描隧道显微镜成像(a)恒流模式高度像，(b)原子分辨像，(c)二维傅里叶变换图，显示出刻蚀得到的近原子级规则的边缘与zigzag取向平行，且在边缘处观察到了驻波。(d)对应的结构示意图。 　　 　　图4 利用电子束曝光与各向异性刻蚀方法相结合制备具有特定取向的sub-20nm石墨烯纳米带的流程图(a)。具体过程如图(b)电子束曝光和氧等离子体刻蚀得到的起始宽度为120nm的石墨烯条带，经过氢等离子体各向异性刻蚀之后细化到sub-20nm的石墨烯纳米带如图(c)。(d)石墨烯纳米带场效应晶体管器件的结构示意图，石墨烯为接触电极，(e)不同宽度的石墨烯纳米带的器件，(f)对应的转移特性曲线，证明8nm宽的石墨烯纳米带能在室温下实现2个数量级的开关比。

导读近年来，人们越来越关注健康防护类产品，比如，具有抗菌功能的高附加值纺织品等，越来越受到大众的青睐。最近小编在网上购物时发现，一些纺织品（如被子、衣服、口罩、手套等）宣称其面料中添加了石墨烯材料，自带抗菌功能。小编很是疑惑，经过一番查询，发现早在2010年，中国科学院上海应用物理研究所就报道了石墨烯材料的抗菌性能。石墨烯是一种片层的二维纳米粒子，不存在类似于高聚物的分子链，直接制备石墨烯存在一定的难度，因而在实际应用中多以氧化石墨烯为主。在氧化石墨烯的制备和研究中，其物理特性的精确表征技术和方法是关注的重点之一。不同氧化程度的氧化石墨烯的厚度不同，其性能也不同，因此厚度测量是表征氧化石墨烯的首要核心指标。石墨烯小科普石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、能源、生物医学等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革 命性的材料。石墨烯的抗菌机理之一是边缘切割理论，即石墨烯因片层结构而具有锋利的边缘，可对细菌进行物理切割，破坏细菌的细胞膜，降低膜电位或使电解质泄露从而抑制细菌生长。氧化石墨烯作为石墨烯的氧化物，其结构与石墨烯相似，都为单层原子层状结构。将活性含氧基团引入石墨烯上，经过处理后得到经过修饰的石墨烯薄片，这样可以增加活性反应位点，使得氧化石墨烯变得更容易进行表面改性，丰富了功能化的手段，可以有效提高改性氧化石墨烯与溶剂、聚合物的相容性，使其在有机以及无机复合材料领域有着更为广阔的应用。岛津SPM，助您从容应对科研难题目前，国内外对氧化石墨烯的厚度测量手段主要是原子力显微镜，将氧化石墨烯平铺在具有良好平整度的基底表面，借助原子力显微镜测量氧化石墨烯与基底间的高度差来确定氧化石墨烯的厚度。为了使氧化石墨烯的厚度测量方法规范化，国家标准化管理委员会发布了GB/T 40066-2021《纳米技术 氧化石墨烯厚度测量 原子力显微镜法》，这意味着氧化石墨烯厚度的主要测试手段——原子力显微镜开始逐步被标准化工作认可和接受。岛津扫描探针显微镜SPM具有快速响应的高速扫描器、独特的头部滑移结构以及丰富的测量模式，除了普通的形貌扫描，还可拓展电流、电势、磁力以及纳米力学测量等功能。氧化石墨烯厚度表征随机选取样品的两个区域，使用岛津扫描探针显微镜SPM-9700HT的动态模式对氧化石墨烯样品进行表面形貌扫描测试，获取了5 μm x 5 μm的两个区域的样品表面形貌，并在每个区域内随机选取3个样品进行剖面分析（见图1和图2），随机选取的剖面线分别为A-B、C-D和E-F。图1. 区域1内氧化石墨烯的表面形貌（左）和剖面分析（右）图2. 区域2内氧化石墨烯的表面形貌（左）和剖面分析（右）将获取的剖面线中的上、下台阶的各坐标进行线性拟合，得到两条拟合直线和对应的拟合参数：a1, b1, a2, b2。通过公式（1）计算上、下台阶的高度差H，即为上直线和下直线在xT点的距离（样品的厚度）。式中：H——样品厚度值，单位为纳米（nm）；xT——两条拟合直线相邻端点中心位置的x坐标；a1, b1——上台阶拟合直线对应的参数值；a2, b2——下台阶拟合直线对应的参数值。注：拟合的两条直线应具有相同的长度和点数，长度不小于14 nm，点数不少于20个点，且这两条直线的b1和b2斜率应小于0.1，否则弃用该轮廓线。将上述形貌图中的选取的剖面线数据导入Origin软件中进行分段线性拟合，获取的上、下台阶拟合直线参数。以区域1中的剖面线A-B为例，上、下台阶拟合直线参数见图3。两个区域内的氧化石墨烯样品的厚度值见表1。图3. 氧化石墨烯样品的剖面线拟合图表1. 剖面线拟合计算的厚度值结语氧化石墨烯作为石墨烯的一类重要衍生物，具有优异的光学、电学、力学以及良好的生物相容性，被广泛应用于材料学、生物医学以及药物传递等诸多领域。岛津SPM可简单、快速地表征氧化石墨烯的表面形貌，并准确获取氧化石墨烯的厚度值，这也体现了岛津SPM具有精确表征纳米级及以下样品厚度的能力。本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

2021年10月24日，石墨烯测量与标准论坛暨CSTM石墨烯技术委员会成立仪式于北京石墨烯论坛2021期间在北京稻香湖景酒店成功举办。论坛由北京石墨烯研究院、中国计量科学研究院、深圳中国计量科学研究院技术创新研究院联合组织，60余位全国从事石墨烯标准、计量、检验检测、认证认可工作的专家、学者和领导出席，共同就国家质量技术基础（NQI）对石墨烯产业的支撑和石墨烯NQI技术问题进行了深入交流。北京石墨烯研究院副院长彭海琳致辞深圳中国计量科学研究院技术创新研究院副院长宋振飞致辞中国标准化研究院副院长邱月明致辞论坛先后由北京石墨烯研究院质检中心主任周新与中国计量院新材料计量研究室主任任玲玲主持；北京石墨烯研究院副院长彭海琳、深圳中国计量科学研究院技术创新研究院副院长宋振飞、中国标准化研究院副院长邱月明相继致辞，随后进入报告环节。中国计量院新材料计量研究室主任 任玲玲报告题目：《石墨烯材料计量标准合格评定与产业高质量发展》“计量、标准、合格评定”简称NQI，是未来世界经济可持续发展的三大支柱。任玲玲主任系统介绍了NQI的组成、基本概念以及在材料全生命周期中的着力点，分别从材料基础研究到生产过程、产品不同产业周期举例说明计量、标准对其质量控制和提升的重要性。并重点介绍了NQI在石墨烯领域的重要研究成果及效益；国家市场监管总局成立的两个石墨烯NQI中心的核心任务，及其对石墨烯基础研究、产业发展的带动作用。国家纳米科学中心研究员谢黎明报告题目：《石墨烯标准化研究的现状与挑战》石墨烯具有优异的光学、电学、热线、力学等性能，在高频光电器件、特种光纤、电池、导热膜等领域应用前景广阔。而产业的发展离不开标准支撑，石墨烯的标准制订至关重要。谢黎明研究员在报告中介绍了国内外石墨烯标准研制现状及存在的技术挑战，他指出，国际上ISO、IEC、美国ASTM等机构都在研制石墨烯标准，其中IEC标准最为全面，覆盖术语、测试指南、结构检测、物性测量等，具有较大影响力；我国SAC-TC279标准化委员会也陆续发不了几项石墨烯标准，未形成良好的系统性，我国石墨烯标准研制存在立项少、研制力量不足等短板，同时还存在诸多挑战，如缺乏石墨烯晶畴无损快速检测方法、缺陷浓度定量检测方法等。因此，我国石墨烯标准研制还需要更紧密的产学研合作，应加强顶层设计，有计划的开展系统性石墨烯标准工作。中关村材料试验技术联盟秘书处主任 王蓬报告题目：《CSTM标准与评价体系建设》标准是世界“通用语言”，是经济活动和社会发展的技术支撑。近日，《国家标准化发展纲要》发布，提出优化标准供给结构，提升市场自主制定标准的比重；CSTM以此为基础，致力于以标准和质量评价推动材料产业的高质量发展。CSTM标准体系围绕材料属性、应用领域和通用技术三个维度建立矩阵式的组织架构，真正实现“一材多用一用多选”，“一技多用一用多技”；建设以市场为导向的，具有系统性、先进性、适用性、时效性、多元性、包容性和动态性中国材料试验标准体系。CSTM专业质量评价针对材料全产业链、全生命周期、全流程、全域数据流开展专业性评价，以评价认证为导引，发挥质量要素（标准、检验检测、认证认可等）间协调互动作用，助力材料产品质量提升，材料产业高质量发展。北京石墨烯研究院高级工程师 柳絮报告题目：《石墨烯科研实验室管理的理论研究与实践》开展科研实验室认可，规范科研活动过程，可以有效地保障科研成果的真实性和有效性，推进科研诚信制度建设，提升科研实验室的创新能力。目前北京石墨烯研究院依据相应准则，以“国家市场监管技术创新中心（石墨烯计量与标准技术中心）”和“国家新材料石墨烯产业计量测试中心”为基础，围绕石墨烯标准带制定与标准物质研制，石墨烯测量技术与表征方法研究，石墨烯薄膜、纤维和器件技术研究三个主要研究方向，组织开展石墨烯科研实验室认可工作。中国检验检疫科学研究院首席专家 席广成报告题目：《超细金属负载3D多孔石墨烯表面增加拉曼传感》由于其指纹级的高分辨率和快速、易携带等优点，无损、免标记的表面增强拉曼散射（SERS）技术已经成为了最重要的分析技术之一，被广泛应用于污染物检测、未知风险物筛查、生物组织成像、反应过程机制探查、材料结构表征等重要研究领域。对于SERS技术来说，其性能主要由基底材料决定的，目前研究最深入的SERS基底为贵金属金和银，但金使用成本较高，而银易氧化。石墨烯最近被证明是一种高灵敏的SERS基底材料，席广成团队将超细银颗粒与多孔石墨烯结合起来，利用多孔石墨烯的富集功能和银的表面等离子体共振效应，获得了极高灵敏度的SERS基底；并研制了高性能准金属表面增强拉曼散射传感器，建立了在线高通量表面增强拉曼光谱检测方法。北京石墨烯研究院质检中心主任 周新报告题目：《太赫兹技术在石墨烯表征测量领域的研究进展与展望》太赫兹波是指频率在0.1~10THz范围内的电磁波，该频段是宏观经典理论向微观量子理论的过渡。研究发现，石墨烯的能带结构与其独特性质使其与太赫兹领域有着天然的内在联系。来到北京石墨烯研究院质检中心后，分析化学专业出身的周新主任便开始探索太赫兹技术在石墨烯表征测量领域的应用。他表示，太赫兹提供了方便、快捷、无损的石墨烯电学、磁学参数的测量方法，适用于薄膜材料的批量快速测量；且随着太赫兹技术和CVD法制备石黑烯薄膜的研究进展，该检测技术的研究空间将进一步提升；太赫兹还会在石墨烯薄膜器件在线检测中大显身手。同时，太赫兹检测石墨烯的方法标准化工作亟待同行共同研究；未来会有更多商品化的太赫兹检测石墨烯仪器上市。国家石墨烯产品质量检验检测中心（江苏）高级工程师 刘峥报告题目：《石墨烯产品检测方法介绍》刘峥在报告中简单介绍了市场上常见的各类石墨烯原材料及产品，认为石墨烯产品将向着水净化产品、燃料电池、太阳能电池、芯片电子器件、传感器成像设备、生物医药治疗装置、航空航天材料等应用领域发展；系统介绍了石墨烯原材料和相关产品的检测方法，包括基本物性分析、形貌表征、元素分析、电学性能、热学性能、力学性能和光谱分析；最后探讨了当前石墨烯产品检测标准化工作和产品认证中存在的问题。CSTM/FC00/TC04石墨烯技术委员会成立报告介绍后，举行了CSTM/FC00/TC04石墨烯技术委员会成立仪式，任玲玲宣读相应批复文件。该技术委员会由北京石墨烯研究院发起筹建并承担秘书处单位，北京石墨烯研究院质检中心主任周新被选为主任委员。石墨烯NQI技术中心主任对话会随即，举办国家石墨烯NQI技术中心主任对话会。对话会由国家市场监管总局发展研究中心副主任姚雷主持，邀请了国家市场监管技术创新中心（石墨烯计量与标准技术）、国家石墨烯材料产业计量测试中心（北京）、国家石墨烯材料产业计量测试中心（深圳）、国家石墨烯产品质量检验检测中心（江苏）、国家石墨烯产品质量检验检测中心（广东）、国家石墨烯产品质量检验检测中心（山东）和常州第六元素材料科技股份有限公司等7家单位参加，刘忠范院士作为国家市场监管技术创新中心（石墨烯计量与标准技术）主任全程参与了对话。对话会围绕“发挥NQI作用支撑石墨烯产业规范健康发展”主题进行了探讨，重点围绕石墨烯产业发展现状对NQI的需求，以及NQI支撑石墨烯产业发展存在的问题和解决的思路展开了讨论，对话嘉宾就进一步开展技术和业务协同的必要性和重要性产生了共鸣，通过对话，坚定了石墨烯NQI技术发展的信心，并对持续开展合作与交流达成了共识。论坛现场

“新材料之 王”是什么？ 石墨是的一种同素异形体，质软，黑灰色，有油腻感。高定向热解石墨(highly oriented pyrolytic graphite)是指热解石墨，经高温处理使性能接近单晶石墨的一种新型石墨，简称HOPG。在2004年来自英国曼彻斯特大学的科学家们从高定向热解石墨中剥离出石墨片，然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上，撕开胶带，把石墨片一分为二，不断重复操作，于是薄片越来越薄，最 后，他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片，这就是石墨烯。（▲三层碳原子构成的石墨结构分子示意图）在分离出单层石墨烯之前，大多数物理学家认为，热力学涨落不允许任何二维晶体在有限温度下存在。所以，石墨烯的发现立即震撼了凝聚体物理学界。但是实际上石墨烯本来就存在于自然界，只是难以剥离出单层结构。石墨烯一层层叠起来就是石墨，厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过，留下的痕迹就可能是一层甚至几层石墨烯。（▲由石墨烯构成的铅笔芯，图片取自央广网科普|习主席访英为何青睐&ldquo 奇迹材料&rdquo 石墨烯？2015-10-23） 石墨烯结构特点碳原子有4个价电子，石墨烯内部碳原子的3个电子生成sp2键，即每个碳原子都贡献一个位于pz轨道上的未成键电子，近邻原子的pz轨道与平面成垂直方向可形成&pi 键，新形成的&pi 键呈半填满状态。形成的石墨烯为复式六角形晶格，每个元胞中有两个碳原子，每个原子与最近邻的 3个原子间形成3个&sigma 键，剩余的一个p电子垂直于石墨烯平面，与周围原子形成&pi 键。（▲石墨烯结构示意图，石墨烯的蜂窝状晶格包括两层互相透入的三角形晶格，每个子晶格A的格点都位于其他子晶格B确定的三角形中央，共同形成石墨烯的蜂窝状晶格）（▲石墨烯结构的波失空间，石墨烯的晶体结构与倒格子，所谓倒格子是与晶格空间相对应傅里叶变换出来的波矢空间，或称动量空间）（▲石墨烯能带结构图）我们可以看出在 K 和 K&rsquo 点附近，费米面附近的电子能量E与波矢 k成线性的关系，E= F|hk|v , 其中k为准粒子动量，Vf =106 m/s，为费米速度。色散关系是近似线性的，这等效于动量与能量的关系为线性，这也就表明电子的速度为常量，并不受动量与动能的影响。在这种情况下，薛定谔方程来描述粒子的运动已经无效了，我们需要运用引入了相对论效应的狄拉克方程来描述。关于石墨烯非常高的电子迁移率的原因也是由于狄拉克点的存在，由于量子隧穿效应的影响，电子有概率穿过高于自身能量的势场。石墨烯的优势有什么？由于存在这样的特殊结构，石墨烯具备了超高的载流子迁移性，也就具备了良好的导电性和极高的信噪比以及时间分辨率。所有性能都基于结构，所以，石墨烯同样还具备轻盈，高导热性，做同样的功所消耗电力少，化学反应性强，强度高，比表面积大，高弹性高硬度等特点，发热少等优点。这么多优点又如此应用广泛，难怪石墨烯被称为&ldquo 黑金&rdquo ，是&ldquo 新材料之 王&rdquo ！2004年被发现，发现者2010年就获得了诺贝尔物理学奖，连我们的习大大都去参观了曼彻斯特大学的石墨烯研究所呢！在笔者看来最重要的一个特点是，单层的石墨烯近乎透明，对于应用场景的限制大大减少了。石墨烯如何制备？石墨烯之父采用的是机械剥离法，这个方法较为简便，将天然石墨块放在干净的二氧化硅SiO2上，上方用透明胶带反复剥离，从而得到石墨薄片。根据菲涅尔定律，在外部光源照射下，石墨烯与SiO2基底之间会因反射光强不同呈现光学反差，并且这种光学反差随着石墨样品厚度增加有着明显改变，借此办法来确定石墨烯是否为单层或多层。这个方法虽然简便，但不适合大规模生产。除此之外还有氧化还原法, 取向附生法, 碳化硅外延法, 赫默法以及化学气相沉积法(CVD)。CVD法简单说来就是用含碳有机气体为原料进行气相沉积制得石墨烯薄膜的方法，这也是目前科研机构制备石墨烯常用的方法。（▲化学气相沉积法CVD示意图）例如以铜Cu或镍Ni为基底，高温加热，并辅以甲烷作为碳源补充，使甲烷中的碳原子脱去氢，在基底上形成石墨烯。不同材质的基底对于碳原子溶解性不同，所以会产生&ldquo 石墨烯岛&rdquo 或&ldquo 石墨烯膜&rdquo ，通过控制气压高低可以获得单层石墨烯或多层石墨烯。 石墨烯的应用极高的信噪比和时间分辨率让石墨烯在生物电信号采集时具有极大的优势。目前的生物电传感器主要集中在膜片钳和微电极阵列，前者具备较高的空间分辨率，信噪比较好，但对生物体有损伤；后者没有损伤且可长时间记录生物体膜外信号，但是信噪比和空间分辨率相对较低。场效应晶体管是一种很好的代替微电极阵列的记录工具，利用场效应晶体管可以很好的记录小鼠大脑皮层或者海马区的神经电生理信号，也可以将其刺穿细胞膜来记录膜内电势差。这种技术信噪比较高，集成度也不错。石墨烯场效应晶体管和传统的场效应晶体管类似，但需要在石墨烯的表面做相应的修饰，使其能特异性识别某种分子或物质这样就既可以提高生物相容性和灵敏度，又能把石墨烯载流子迁移率高和载流子浓度高的特点发挥得淋漓尽致。上图为60通道石墨烯微电极阵列示意图，PI：1-&mu m-thick light-sensitive polyimide，即1微米厚光敏聚酰亚胺1，以此装置记录大鼠胚胎分离的神经细胞电生理活动。上图为石墨烯晶体管进行细胞电信号记录示意图，在柔性聚酰亚胺基底和透明基底(蓝宝石，玻璃，SiO2 /Si) 上制备了石墨烯液栅晶体管器件如上图所示，并用其记录小鼠初级海马神经元的神经信号2，因石墨烯材料透明的特点，同时结合倒置光学显微镜，观察细胞的光学特征。上图是石墨烯晶体管上培养的神经元细胞图，培养21天后的神经元进行免疫荧光染色2，DAPI(红色)和anti-Synapsin(绿色)染色，分别胞体和突触囊泡）机械剥离的石墨烯对心肌细胞电生理信号的记录3，A：在不同water gate potentias下记录的数据。蓝色、绿色和红色分别代表在 +0.05、+0.10 和 +0.15 V 下所记录。相应的灵敏度分别为 2020、398 和 2290 &mu S/V。B：所选栅极电位的代表性扩展峰值。蓝色类似于在石墨烯 FET 的 p 型器件极性处记录的结果，红色峰代表在n型器件极性处记录的结果，绿色峰代表在Gra-FET的狄拉克点附近记录的结果。上图为16通道石墨烯晶体管阵列记录HL-1细胞电生理信号4， 比例尺为100 &mu m。一个石墨烯场效应晶体管阵列中8个晶体管在数十秒（h）和数百秒(i)内同时记录电流的情况。图：细胞相容性测试，37摄氏度下，不同浓度纯石墨烯（上）和氧化石墨烯（下）处理Vero细胞后的存活率情况5。 石墨烯最 新应用研究近日，来自曼彻斯特大学的纳米医学实验室的研究者们利用利用石墨烯近乎透明的特点，监测脑缺血小鼠大脑皮层的电信号，并同时监测皮层血流灌注量变化情况，因为石墨烯近乎透明的性质，在激光成像下不会产生激光伪影（如下图所示）。（▲利用石墨烯透明的特点，监测脑缺血小鼠大脑皮层的电信号，并同时监测皮层血流灌注量变化情况，由RWD RFLSI Ⅲ激光散斑血流成像系统采集）总结石墨烯具备了许多神经电极活性材料的特性，如良好的相容性、化学稳定性、柔韧性、光学透明性和高导电性等，为更精 准的神经电生理研究提供了新的选择。识别下方二维码快来免费申请试用吧* 敬请期待下期内容，脑卒模型下的神经电生理相关特点。【参考文献】1：Du X, Wu L, Cheng J, Huang S, Cai Q, Jin Q, Zhao J. Graphene microelectrode arrays for neural activity detection. J Biol Phys. 2015 Sep 41(4):339-47.2. Veliev F, Han Z, Kalita D, Brianç on-Marjollet A, Bouchiat V, Delacour C. Recording Spikes Activity in Cultured Hippocampal Neurons Using Flexible or Transparent Graphene Transistors. Front Neurosci. 2017 11:466.3. Cohen-Karni T, Qing Q, Li Q, Fang Y, Lieber CM. Graphene and nanowire transistors for cellular interfaces and electrical recording. Nano Lett. 2010 Mar 10 10(3):1098-102.4. Hess LH, Jansen M, Maybeck V, Hauf MV, Seifert M, Stutzmann M, Sharp ID, Offenhä usser A, Garrido JA. Graphene transistor arrays for recording action potentials from electrogenic cells. Adv Mater. 2011 Nov 16 23(43):5045-9, 4968. 5. Sasidharan A, Panchakarla LS, Chandran P, Menon D, Nair S, Rao CN, Koyakutty M. Differential nano-bio interactions and toxicity effects of pristine versus functionalized graphene. Nanoscale. 2011 Jun 3(6):2461-4.

2011年5月3日，全球领先的科学仪器制造商赛默飞世尔科技公司宣布推出一款专用的紧凑型原子吸收光谱(AAS)新产品——iCE 3300GF。该款新品属于赛默飞世尔科技公司旗下iCE 3000系列原子吸收光谱中的新成员，是拥有良好经济意识实验室的理想选择。 iCE 3300GF原子吸收光谱新产品 　　iCE 3300GF提供了氘灯背景校正和光路自动设置功能，能够确保最佳的灵敏度、可靠性与结果的准确性。iCE 3300GF在微量元素分析方面具有灵敏度高、工作效率高，非常适用于环境、科研、临床和食品安全实验室的分析检测工作。在制定标准和智能稀释超范围样本方面，iCE 3300GF提供了石墨炉综合自动进样器和Ebert光学系统，可实现无人操作，显著提高工作效率。此外，该仪器还提供了一个独特的石墨炉可视系统(GFTV)，能够实时监测石墨管内部视图，观察样品沉积和干燥行为，全面提高测定方法的发展。 　　作为一个专门石墨炉系统，iCE 3300GF是那些需要成本效益实验室的理想解决方案。iCE 3300GF样品消耗低，只需少量样本注入石墨管即可满足分析需要，为目前使用火焰AAS和电感耦合等离子体光谱(ICP)、但需较高灵敏度的实验室提供了一种额外或替代的方案。 　　同时，iCE 3300GF还安装了赛默飞世尔科技公司驱动向导式SOLAAR软件，稳定、可靠。通过指导用户完成分析任务，包括光谱优化、分析结果报告等，使复杂的分析方法设置变得轻松自如。 　　关于赛默飞世尔科技 　　赛默飞世尔科技(纽约证交所代码：TMO)是科学服务领域的世界领导者。我们致力于帮助我们的客户使世界更健康、更清洁、更安全。公司年销售额接近110亿美元，拥有员工约37000人。主要客户类型包括：医药和生物技术公司、医院和临床诊断实验室、大学、科研院所和政府机构，以及环境与工业过程控制行业。借助于Thermo Scientific 和 Fisher Scientific 两个首要品牌，我们将持续技术创新与最便捷的采购方案相结合，为我们的客户、股东和员工创造价值。我们的产品和服务有助于加速科学探索的步伐，帮助客户解决在分析领域所遇到的各种挑战，无论是复杂的研究项目还是常规检测或工业现场应用。欲了解更多信息，请浏览公司网站：www.thermofisher.com，中文： www.thermofisher.cn。

p style=" text-indent: 2em " 近日，在常州举办的2018石墨烯前沿技术高峰论坛上，中国经济信息社发布《2017—2018中国石墨烯发展年度报告》（下称《年报》）。《年报》认为，我国长三角、珠三角、环渤海三大产业聚合区集聚效应凸显，四川、重庆、福建、黑龙江等地形成新的增长极。 /p p style=" text-indent: 2em " 《年报》指出，长三角地区是目前国内石墨烯产业发展最活跃、产业体系最完善、下游应用市场开拓最迅速的地区，已经形成了涵盖石墨烯制备设备生产、原料制备、下游应用、科技服务等全产业链协同发展的产业格局。 /p p style=" text-indent: 2em " 江苏是国内最早进行石墨烯产业化应用的省份，已形成相对完整的石墨烯产业链，产业化进程全国领先。企业数量居全国首位，拥有常州第六元素、二维碳素、江苏同创、新纶科技、中超电缆、南京先丰纳米等一批骨干企业。2017年，江苏石墨烯技术专利申请量为6379件，占全国总量的18%，位居全国第一。其中，常州、无锡等地产业发展领先全国。 /p p style=" text-indent: 2em " 珠三角地区石墨烯应用领域全国领先，企业集中在深圳、广东等地，拥有烯旺科技、鸿纳（东莞）新材料、贝特瑞等先进石墨烯企业。其中，烯旺科技在全球范围内最早将石墨烯科研成果产业化，先后推出石墨烯理疗保健护具、智能发热服等多款发热产品。 /p p style=" text-indent: 2em " 环渤海地区研发实力雄厚，产业发展势头强劲。北京是石墨烯产业智力核心，综合研发实力全国领先。2017年北京石墨烯产业创新中心成立，加强产学研用一体化。近年来，京津冀三地高校科研院所和企业共建唐山石墨烯产业集群，预计2017年，唐山石墨烯产业集群产值可达20亿元，形成京津冀石墨烯产业高地。 /p p style=" text-indent: 2em " 《年报》显示，四川、重庆、福建、广西、黑龙江等地石墨烯产业发展较为迅速，政府从资源保障、政策促进等方面推动产业发展，形成了新增长极。四川、重庆、广西分别在“十三五”相关规划中明确提出石墨烯产业发展目标，福建、黑龙江分别出台石墨烯专项规划，突破石墨烯前沿技术，壮大石墨烯产业。 /p p style=" text-indent: 2em " 《年报》分析认为，未来我国石墨烯产业资源要素将进一步向优势地区集聚，石墨烯热点城市和产业园将不断涌现，各地石墨烯产业有望实现差异化、特色化发展。 /p p style=" text-indent: 2em " 近年来，常州市依托江南石墨烯研究院，以西太湖科技产业园为主要集聚地，推动石墨烯产业化。作为专业信息运营商，中国经济信息社与西太湖科技产业园共建石墨烯高端产业智库，全力助力常州石墨烯产业高地品牌建设。 /p

p 　　表面增强拉曼光谱 (SERS) 从根本上提高了拉曼光谱的检测灵敏度，为拉曼光谱的应用提供了广阔前景，在环境检测、食品安全等领域有重要的应用价值。定量检测一直是SERS领域关注的前沿问题，也是SERS走向实际应用面临的挑战之一。迄今为止，SERS的定量检测还面临一系列挑战，拉曼信号的准确性、重复性、分子数目等因素都具有一定的不确定性。分子与金属增强基底之间的相互作用是导致这些不确定因素的主要原因之一，目前较好的解决方法是通过纳米级厚度的绝缘壳层来隔离分子与基底之间的直接接触。单层石墨烯具有原子级厚度和很高的透光性，同时还能淬灭荧光和增强拉曼散射信号，是作为分子和金属基底之间隔离层的理想材料。 /p p /p p & nbsp /p p style=" text-align: center " img title=" 201762114823968.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201706/noimg/e01629f5-3b03-4f98-9094-6f81af9db2e1.jpg" / /p p 　　北京大学纳米化学研究中心的张锦教授课题组发展了基于石墨烯的柔性、透明、自支撑拉曼散射增强基底(G-SERS tape)。近日，他们利用这种新型的拉曼增强基底实现了SERS的定量检测。在G-SERS基底中，石墨烯提供了一系列定量检测的前提：1) 石墨烯的二维单晶性质保证了分子的均匀吸附，有助于分子数目的确定 2) 单层石墨烯可作为分子/金属之间的隔离层，阻止分子与金属之间可能的光化学反应，保证分子拉曼散射信号的稳定性 3) 石墨烯本身具有稳定的拉曼散射信号，可作为内标，确保SERS检测信号的稳定性。同时，石墨烯与PMMA之间的金纳米结构提供了以电磁增强为主导的拉曼增强热点。他们以结晶紫(CV)和罗丹明B(RhB)为待测分子，展示了G-SERS定量检测技术，实现了对实际体系中RhB含量的准确检测，以及RhB在动态渗析过程中的原位检测。相关文章发表在Small Methods (DOI: 10.1002/smtd.201700126)上。 /p p /p p /p

近年来，转角石墨烯受到国内的关注。转角石墨烯所具有的大周期莫尔晶格（Moiré pattern）及其所带来的能带折叠效应可以诱导出丰富、新奇的电子结构。尤其是在一些特殊的小角度上，电子结构中所出现的平带会衍生出较多不寻常的现象，如超导、强关联、自发铁磁性等。       目前，多数研究采用机械剥离和逐层转移的物理方法对转角石墨烯样品进行制备，而该方法存在条件苛刻、产出率低、界面污染等问题。为发展更加高效的制备技术，科学家通过对化学气相沉积法中衬底的设计，陆续突破了几种类型的转角石墨烯的规模化制备难题。然而，关于多层石墨烯的转角周期的可控制备方面，尚无比较普适的解决办法。       近日，中国科学院深圳先进技术研究院、上海科技大学、中国科学院上海微系统与信息技术研究所、中国人民大学和德国慕尼黑工业大学，寻找到一种石墨烯的折纸方法，可实现高层间周期的转角石墨烯的可控制备。研究发现，铂金表面生长的石墨烯会形成一定的褶皱，褶皱长大后向两旁倒下，并在一些位置撕裂形成一个四重的螺旋位错中心。褶皱倒下时会折叠其一侧的石墨烯，带来与褶皱的“手性”角（也就是褶皱的方向与石墨烯晶向的夹角）具有两倍关系的单层转角。科学家称之为“一维手性到二维转角的转化关系”，并利用折纸模型对该现象进行了形象的演示。该研究进一步探讨了所形成的螺旋位错再生长带来的新奇现象，并发现各层石墨烯会随着再生长形成具有周期性的四层转角结构，其中第1、3层与原始石墨烯的晶向相同，而2、4层的晶向由褶皱手性角所决定。因此研究提出了一种新的周期转角多层石墨烯的制备方法，即通过控制石墨烯褶皱形成的方向，制备具有特殊层间转角周期的多层石墨烯。该方法可用于多种可以形成褶皱的其他二维材料。      相关研究成果以《通过石墨烯螺旋的一维到二维的生长将手性转化为转角》（Conversion of Chirality to Twisting via 1D-to-2D Growth of Graphene Spirals）为题，发表在《自然-材料》（Nature Materials）上。研究工作得到国家自然科学基金、中国科学院和国家重点研发计划等的支持。图1. 石墨烯折纸现象的记录与演示。（a-d）原位ESEM实验所记录的褶皱形成、倒下和再生长的过程；（e-h）相应过程的示意图；（i-l）利用折纸模型演示褶皱的形成、倒下和再生长。图2. 螺旋位错附近的再生长过程。（a-d）原位SEM实验所记录的多个反向螺旋位错附近的再生长过程；（e-h）动力学蒙特卡洛对该过程的模拟演示；（i）原子尺度分辨率STM所表征的石墨烯褶皱“手性”角；（j-l）利用折纸模型演示褶皱倒下时形成的螺旋位错及下层石墨烯出现的转角；（m-t）螺旋位错再生长所带来的四层周期转角结构示意图。图3. 石墨烯螺旋的再生长和合并。（a-f）原位ESEM实验所记录的褶皱出现到最终生长成多层转角石墨烯的全过程；（g）TEM表征下的多层转角石墨烯；（h）原子分辨率的多层转角石墨烯表征图；（i-k）动力学蒙特卡洛对该过程的模拟。      图4. 多层螺旋石墨烯和多层堆垛石墨输运性质的区别。（a）原子力显微镜观察到的螺旋位错中心；（b-d）输运性质检测时的实验设置；（e-g）多层螺旋石墨烯和多层堆垛石墨的电阻和磁阻随温度变化的关系。