高压科学技术高级研究中心 压力诱导的石墨烯-二金刚烷转变
学分:高压科技高级研究中心 原子般薄的钻石，也叫钻石烷，是一种二维碳同素异形体，由于其潜在的物理性质，吸引了相当多的科学兴趣
然而，先前的研究表明，原子级金刚石薄膜在原始状态下是不可实现的，因为金刚石具有三维阚洪岩结构，并且由于悬空的sp3键，当减薄到金刚石晶胞的厚度时会缺乏化学稳定性
具有特定化学基团的表面碳的化学官能化被认为是稳定二维结构所必需的，例如表面氢化或氟化，并且在这些合成尝试中也使用了各种底物
但是所有这些尝试都改变了金刚石膜的组成，也就是说，直到现在还没有成功合成出纯净的金刚石膜
调节碳材料在高压和高温下的相变过程一直是实现反键化的直接方法
在这里，一个由博士领导的科学家团队
高压科学与技术高级研究中心的冯轲和陈彬使用这种直接的方法，通过压缩将机械剥离的几层石墨烯去键合，来合成长期以来广受欢迎的金刚石薄膜
这项研究发表在《纳米快报》上
由于sp2-sp3在碳原子之间的再杂化，反键化过程通常伴随着能隙的打开和电阻的急剧增加
“在高压下很难对单层石墨烯进行原位电输运测量，”冯轲说
“然而，使用我们最近开发的基于光刻的微布线技术在金刚石表面制备薄膜电极用于电阻测量，我们能够研究室温下机械剥离石墨烯的压力诱导sp2-sp3去键合转变，其层厚度从12-到双层
" 他们的研究表明，原始的h-二金刚烷可以通过在室温下将三层和更厚的石墨烯压缩到20 GPa以上来合成，一旦合成，石墨烯可以保存到大约1
解压缩时为0 GPa
“光吸收显示氢二金刚烷的能隙为2
8 0
3电子伏，进一步的能带结构计算证实间接带隙为2
7-2
第一作者之一，博士张解释说
D
HPSTAR的学生
“与无间隙石墨烯相比，半导性氢二烷为碳基电子器件提供了令人兴奋的可能性
" XRD测量表明，少层石墨烯向h-二金刚烷的转变是一个渐进的结构转变，这有助于理解三层和更厚的石墨烯在高于转变压力的压力下电阻的连续增加和吸光度的降低
理论计算表明，取向的h-二烷在能量上是稳定的，并且在转变压力以上比它的几层石墨烯前体具有更低的焓
“就像石墨烯、碳纳米管、富勒烯和其他新型碳同素异形体的发现一样，原始二烷的发现代表了材料科学中另一个激动人心的成就，”Dr
陈彬，“高压热处理可能有助于将原始的h-金刚石保持在环境压力下，正如高温高压法合成压力可淬火h-金刚石所建议的那样
实现金刚烷的保存和工业应用仍然存在挑战
"
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