具有锯齿形边缘的石墨烯纳米结构由于其出色的电子和磁性能而显示出许多技术前景。 不幸的是，这些所谓的石墨烯纳米带 (GNR) 的高反应性边缘在暴露于空气时会迅速降解，从而限制了它们的实际应用。 西班牙和捷克共和国的一个团队现在提出了两种保护它们的新策略。 这些策略也可以扩展到其他类型的技术上重要的碳基纳米结构。
GNRS 很特别，因为它们的电子行为可以通过调整带的长度或宽度、修改其边缘结构或用非碳原子掺杂来将其电子行为从类金属调整为半导体。 也可以使用这些技术使材料具有磁性。 GNR 的多功能性使其成为众多应用（包括量子技术）的有前途的构建模块。
问题在于 GNR 的特殊性质依赖于沿其边缘存在的锯齿形片段，而这些片段（与扶手椅形边缘不同）在空气中不稳定。 这意味着 GNR 需要保持在真空中，因此很难在实际应用中使用它们。
sp3 配置增加空气稳定性
在这项新工作中，三个研究小组——由 迪马斯·德·奥泰萨 的 El Entrego 的纳米材料和纳米技术研究中心 (CINN)，西班牙； 迭戈佩尼亚 止 西奎斯, UNIVERSIDADE德圣地亚哥德孔波斯特拉;和 帕维尔耶利内克 在 捷克科学院物理研究所 – 研究了具有高密度锯齿形边缘的石墨烯纳米带窄条。 他们发现，当氢化时，纳米结构中的碳原子重新杂化成 sp3 配置，这增加了它们在空气中的稳定性。 这些结构只需加热即可恢复到原来的状态。 或者，研究人员发现他们可以通过用酮侧基对纳米结构进行功能化来使其稳定。 这种材料的氧化形式对多种其他化学物质也很稳定，并且可以通过在真空条件下氢化和退火将其转化回原始形式。 在这两种情况下，受保护的 GNR 都保留了原始纳米结构的电子特性。
“我们的保护策略使我们能够将这些分子从惰性真空环境中取出而不会降解它们，”Oteyza 说 物理世界. “这些技术可以外推到不同的 GNR 和碳基纳米结构，以及不同的官能团，从而使这些锯齿形边缘的碳材料能够用于可扩展的实际应用中。”
压扁的碳纳米管制成光滑的纳米带
然而，在这成为可能之前，Oteyza 及其同事承认需要克服一些挑战。 “首先，'脱保护'步骤仍然需要真空条件，”Peña 解释道。 “这意味着虽然我们可以将我们感兴趣的分子放入适当的设备结构中以实现可扩展的应用，但这些设备仍必须在真空中工作。”
因此需要一个额外的步骤，即以不影响分子化学的方式保护整个基于 GNR 的设备的结构。 “这是我们需要应对的主要挑战之一，”Jelinek 说。
该研究发表在 化学性质.
