作者凯文·史黛西，布朗大学 微小的巴克球排列在层状石墨烯表面的显微镜图像
新的研究表明，石墨烯表面的带电褶皱是造成这一奇怪现象的原因
学分:金实验室/布朗大学 十年前，科学家们注意到了一件非常奇怪的事情发生了，当时布基球——足球形状的碳分子——被倾倒在某种多层石墨烯上，这是一种扁平的碳纳米材料
这些布基球不是像硬木地板上的弹珠一样随机滚动，而是自发地组装成一列链，延伸到石墨烯表面
现在，布朗大学工程学院的研究人员已经解释了这种现象是如何工作的，这种解释可能为一种新型的可控分子自组装铺平道路
在发表在《皇家学会学报》上的一篇论文中，布朗团队指出，石墨烯片中微小的带电褶皱可以与表面的分子相互作用，将这些分子沿着褶皱的路径排列在电场中
布朗大学分子和纳米创新研究所高级材料研究中心主任、该研究的资深作者景金锡说:“我们展示的是，无褶皱可以用来制造‘分子拉链’，可以将分子以线性阵列的形式固定在石墨烯表面。”
“这种线性排列是物理和化学领域的人们真正想要的，因为它使分子更容易操纵和研究
" 这篇新论文是金正日团队早期研究的后续
在第一篇论文中，他们描述了如何从侧面轻轻挤压层状石墨烯片，使其以一种特殊的方式变形
压缩的石墨烯不会像你在紧贴墙壁的地毯上看到的那样形成平缓倾斜的褶皱，而是在表面形成尖尖的锯齿状褶皱
金的研究表明，它们之所以形成，是因为电子在石墨烯晶格中的排列导致褶皱的曲率沿着一条锐线局部化
褶皱也是极化的，褶皱的波峰带着强负电荷，波谷带着正电荷
金和他的团队认为褶皱上的电荷可能解释了布基球的奇怪行为，部分原因是最初布基球实验中使用的多层石墨烯类型是HOPG，一种在生产时自然形成褶皱的石墨烯
但是研究小组需要明确表明，褶皱产生的电荷可以与石墨烯表面的外部分子相互作用
这就是研究人员在这篇新论文中所能做的
他们利用密度泛函理论(一种描述电子在材料中排列方式的量子力学模型)进行分析，预测带正电荷的褶皱谷会在电中性的巴基球中产生极化
这种极化应该会导致巴克球排成一行，每个巴克球相对于彼此的方向相同，间隔大约两个纳米
这些理论预测与最初的巴基球实验以及金和他的团队最新报道的重复实验的结果非常吻合
理论和实验之间的紧密一致有助于证实石墨烯无褶皱确实可以用于指导分子自组装，不仅与巴克球，也可能与其他分子
金说，这种分子拉链能力可能有许多潜在的应用，特别是在研究像脱氧核糖核酸和核糖核酸这样的生物分子方面
例如，如果脱氧核糖核酸分子可以线性延伸，它可以更快更容易地测序
金和他的团队目前正在研究这是否可能
“这里有很大的潜力来利用皱纹和它们产生的有趣的电特性，”金说
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