1 成果簡(jiǎn)介

石墨烯是一種典型的單原子層二維材料，具有獨(dú)特的狄拉克電子結(jié)構(gòu)、超高的載流子遷移率和濃度，在高速、高質(zhì)量薄膜器件集成等方面顯示出潛在應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。然而，本征石墨烯呈金屬或半金屬特性，限制了其在器件中的應(yīng)用。本成果從石墨烯的可控生長(zhǎng)及多維多尺度宏觀(guān)結(jié)構(gòu)組裝出發(fā)，探索調(diào)控石墨烯電子結(jié)構(gòu)的有效方法，推動(dòng)其在納米器件中的集成與應(yīng)用。 主要內(nèi)容包括：

• 石墨烯晶片的形狀、尺寸控制， 多維多尺度宏觀(guān)結(jié)構(gòu)的原位生長(zhǎng)與組裝；
• 石墨烯的結(jié)構(gòu)（拓?fù)洌┡c化學(xué)改性：采用缺陷、應(yīng)變和化學(xué)修飾等手段對(duì)石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控；
• 研究石墨烯在外加電場(chǎng)、磁場(chǎng)、光激發(fā)等條件下，電子結(jié)構(gòu)的演變及電子、光子、激子、聲子等的相互作用；
•  器件組裝與表征：晶體管、傳感器、結(jié)、異質(zhì)/雜化結(jié)構(gòu)等。

2 應(yīng)用說(shuō)明

基于石墨烯的二維薄膜材料已成功應(yīng)用于太陽(yáng)能電池和超級(jí)電容器等能源器件，顯示出優(yōu)異的能量轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)性能及良好的工作穩(wěn)定性。某些特色多維多尺度結(jié)構(gòu)可與其它納米材料（如碳納米管、二氧化鈦、二氧化錳）構(gòu)建復(fù)合結(jié)構(gòu)，在吸附、水處理、傳感、光催化等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。 

 圖 1 石墨烯編織結(jié)構(gòu)                              圖2 石墨烯晶片/納米顆粒復(fù)合結(jié)構(gòu) 該項(xiàng)目的相關(guān)研究工作已申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利 5 項(xiàng)，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

3 效益分析

目前，石墨烯在全球范圍內(nèi)尚未形成穩(wěn)定的工業(yè)化需求， 但從需求市場(chǎng)的潛力來(lái)看，石墨烯在應(yīng)用上將逐漸擴(kuò)大。隨著技術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)發(fā)展，石墨烯獨(dú)特的力學(xué)與電學(xué)性能，將使其在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用市場(chǎng)，特別是電子、新材料、航天軍工等領(lǐng)域，發(fā)揮重要的甚至是革命性的作用，產(chǎn)生規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益。

4 合作方式

技術(shù)轉(zhuǎn)讓或合作開(kāi)發(fā)，商談。

5 所屬行業(yè)領(lǐng)域

能源環(huán)境。