近日，上海交通大學(xué)物理與天文學(xué)院特別研究員王世勇與瑞士、德國、美國科學(xué)家合作，首次合成具有拓?fù)湫再|(zhì)的石墨烯納米帶。相關(guān)成果近日發(fā)表于《自然》雜志。

在物理學(xué)中，拓?fù)涫俏镔|(zhì)的一個(gè)基本屬性。拓?fù)洳牧暇哂袀鹘y(tǒng)材料不具備的新穎物理性。比如，此類材料的導(dǎo)電邊緣由于受到材料本征的拓?fù)湫再|(zhì)保護(hù)，往往可以無視缺陷的存在而仍然顯示導(dǎo)電性質(zhì)，因此可用于設(shè)計(jì)無耗散的電子器件，具有巨大的應(yīng)用前景。王世勇告訴《中國科學(xué)報(bào)》記者，他們首次制備出具有拓?fù)湫再|(zhì)的一維石墨烯納米帶，并且探測到石墨烯材料的拓?fù)湫再|(zhì)。

石墨烯納米帶作為準(zhǔn)一維的石墨烯納米結(jié)構(gòu)，由于量子限域效應(yīng)和邊界效應(yīng)，其電子結(jié)構(gòu)與寬度和邊緣結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。盡管理論研究表明石墨烯納米帶能展現(xiàn)一系列奇異的電、磁、拓?fù)涮匦?，但迄今為止僅有很少的理論預(yù)言得到了確定性的實(shí)驗(yàn)證實(shí)。

研究人員基于“自下而上”表面合成途徑，通過選擇不同的分子前驅(qū)物，對(duì)納米結(jié)構(gòu)的寬度、形狀及摻雜實(shí)現(xiàn)精確調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了原子級(jí)精確的石墨烯納米結(jié)構(gòu)。超高分辨原子力顯微鏡成像技術(shù)確定了合成出來的納米帶化學(xué)結(jié)構(gòu)，驗(yàn)證了相關(guān)合成方法高度可控。掃描隧道微分譜技術(shù)確定了石墨烯納米帶的拓?fù)湫再|(zhì)，相關(guān)結(jié)果和理論高度吻合。

同時(shí)，中外科學(xué)家通過精確設(shè)計(jì)分子前驅(qū)體，實(shí)現(xiàn)了對(duì)拓?fù)涮匦缘木珳?zhǔn)調(diào)控，在Au（111）表面合成出具有拓?fù)浞瞧接沟慕惶鎸挾鹊氖┘{米帶，并觀測到石墨烯納米帶末端的拓?fù)淠┒藨B(tài)。

此項(xiàng)工作得到《自然》雜志審稿人的高度肯定：“這項(xiàng)工作具有高度原創(chuàng)性，令人興奮，對(duì)不同領(lǐng)域均具有巨大的意義。”