根据莱斯大学的研究成果，石墨烯纳米带能够在合适的温度下，通过适当的力被拉开，形成想要的重组边缘结构，该图显示了适当条件下5原子环和7原子环边缘结构的形成裂缝 图片来源：ZiAng Zhang /莱斯大学

在最新的研究中，莱斯大学的研究人员明确了如何断裂石墨烯纳米带，以获得他们想要的边缘结构。

莱斯大学的物理学家Boris Yakobson和他的同事们在最新的研究中发现，通过控制石墨烯纳米带被拉开时的条件，可以控制石墨烯纳米带的边缘性能。

石墨烯纳米带到底是具有金属键性质还是半导体性质取决于其边缘的原子排列方式以及宽度。电流通过金属键性质的石墨烯时会不受阻碍，但半导体性质的石墨烯会对电子有一定的抑制作用。

由于现代电子大多关于控制，半导体石墨烯（二维半导体材料）引起了科学家和业界的广泛兴趣。

发表于本月皇家化学学会Nanoscale杂志上的这项研究工作，莱斯大学的团队利用计算机模型模拟发现：通过撕裂石墨烯纳米带，有可能得到锯齿边缘或重构边缘结构。

完美的石墨烯看起来像鸡肉丝，每个六边形由6个原子组成。锯齿形边缘看起来是这样的：////////将六边形转动30度，使边缘看起来像“扶手椅”。边缘的电子特性是金属性还是半导体性则取决于纳米带的宽度。

“重构”是指诱导石墨烯原子转动，形成5原子环和7原子环的过程。莱斯大学研究人员通过计算发现，重构的边缘结构是最稳定的，有利于生产。

所有这一切都是伟大的，但必须知道如何去制造它们。

“机械断裂制备石墨烯纳米器件听起来很诱人，但它是没有意义的，除非我们知道如何得到正确类型的边缘，现在我们做到了，” ZiAng Zhang说。（莱斯大学研究生、本论文第一作者）

Yakobson和赖斯大学博士后研究员Alex Kutana使用密度泛函理论，明确了如何利用热力学和机械力来完成目标。

    该研究表明，将石墨烯加热到 1000K ，并且施加一个沿轴方向的低而稳定的力将其撕裂开，以这样一种方式完全重构 5-7 环，从而形成并定义新的边缘。如果采用低热和比较大的力撕裂石墨烯，则更有可能形成锯齿结构。