中国粉体网讯 石墨烯，碳的层状形式，很少会出现像铁编织网一样的完美的六原子环状结构。通过化学气相沉积方法，通常会形成“畴”，或者多个片层分别从热催化剂延伸生长后，重叠在一起。
片层相遇的地方，原子间正常排序被打乱。因此，为了形成一个连续的石墨烯平面，原子间结构必须调整。调整后形成一个界面，由不规则排列的五原子环和七原子环构成，弥补取向角的改变。
莱斯实验室的理论物理学家Boris Yakobson通过计算，得出七个碳原子的环状结构会成为降低石墨烯强度的位置。但莱斯大学的新研究显示，在某些情况下，蜿蜒的界面会起到多晶的强化作用，几乎与原始石墨烯强度相同。
根据莱斯大学科学家的计算，石墨烯中周期性的界面可能会提高其强度和半导体特性。
同时，根据论文里的描述，它们也可以形成一个“足够大的电子运输缺口”，或称为能带隙。完美的石墨烯可以快速传输电，但是电子设备需要具有能控制电流开始和停止特性的材料，这类材料被称为半导体。从石墨烯（和其他二维材料）中，获得类似半导体特性是一个重要目标。
发表在先进功能材料期刊的文章提到，Yakobson和Zhuhua Zhang的博士后研究小组发现，在某个角度上，这些“蜿蜒”的界面会释放那些可能弱化片层的应力。
“如果界面附近的应力被降低，石墨烯的强度会提高，” Zhang说，“但只适用于蜿蜒的界面。”
Yakobson和他的团队计算了晶界的机械强度，来确定它们彼此如何影响：哪些地方边界倾向于连接，在拉力作用下，哪些位置会断裂。界面可以通过形成位错对环，来降低石墨烯片之间的界面能。对环通过一个碳原子从六原子环的位置移动到相邻环的位置，形成一个五原子环和一个七原子环。
有时畴的角度决定是形成蜿蜒的界面还是平直的界面。通过模拟这些蜿蜒的界面，Zhang和他的同事们计算它们的抗拉强度和带隙特性。他可以确定在哪些地方是周期性的，即当它们的形状沿边界的长度方向重复时，这种特性适用于整个多晶片。
值得注意的是，他所模拟的能量“择优”蜿蜒界面，对于对称边界来说，是一个近乎完美的匹配。透射电镜图像显示带有近似位错排列的原子晶界结构。观测到的几百个环里，只有一对环与不在原位，可能是由显微镜的电子束辐照引起的畸变。
根据莱斯实验室的预测，科学家将必须解决如何得到这种具有精确偏差的多晶石墨烯，但这是很难做到的事。
“但是到目前为止，假设石墨烯可以通过预定晶粒取向在多晶金属衬底上成核，那么出现的碳团簇便遗传了底部模板的不规则性，”Yakobson说。
片层相遇的地方，原子间正常排序被打乱。因此，为了形成一个连续的石墨烯平面，原子间结构必须调整。调整后形成一个界面，由不规则排列的五原子环和七原子环构成，弥补取向角的改变。
莱斯实验室的理论物理学家Boris Yakobson通过计算，得出七个碳原子的环状结构会成为降低石墨烯强度的位置。但莱斯大学的新研究显示，在某些情况下，蜿蜒的界面会起到多晶的强化作用，几乎与原始石墨烯强度相同。
根据莱斯大学科学家的计算，石墨烯中周期性的界面可能会提高其强度和半导体特性。
同时，根据论文里的描述，它们也可以形成一个“足够大的电子运输缺口”，或称为能带隙。完美的石墨烯可以快速传输电，但是电子设备需要具有能控制电流开始和停止特性的材料，这类材料被称为半导体。从石墨烯（和其他二维材料）中，获得类似半导体特性是一个重要目标。
发表在先进功能材料期刊的文章提到，Yakobson和Zhuhua Zhang的博士后研究小组发现，在某个角度上，这些“蜿蜒”的界面会释放那些可能弱化片层的应力。
“如果界面附近的应力被降低，石墨烯的强度会提高，” Zhang说，“但只适用于蜿蜒的界面。”
Yakobson和他的团队计算了晶界的机械强度，来确定它们彼此如何影响：哪些地方边界倾向于连接，在拉力作用下，哪些位置会断裂。界面可以通过形成位错对环，来降低石墨烯片之间的界面能。对环通过一个碳原子从六原子环的位置移动到相邻环的位置，形成一个五原子环和一个七原子环。
有时畴的角度决定是形成蜿蜒的界面还是平直的界面。通过模拟这些蜿蜒的界面，Zhang和他的同事们计算它们的抗拉强度和带隙特性。他可以确定在哪些地方是周期性的，即当它们的形状沿边界的长度方向重复时，这种特性适用于整个多晶片。
值得注意的是，他所模拟的能量“择优”蜿蜒界面，对于对称边界来说，是一个近乎完美的匹配。透射电镜图像显示带有近似位错排列的原子晶界结构。观测到的几百个环里，只有一对环与不在原位，可能是由显微镜的电子束辐照引起的畸变。
根据莱斯实验室的预测，科学家将必须解决如何得到这种具有精确偏差的多晶石墨烯，但这是很难做到的事。
“但是到目前为止，假设石墨烯可以通过预定晶粒取向在多晶金属衬底上成核，那么出现的碳团簇便遗传了底部模板的不规则性，”Yakobson说。
