科学家利用电子成像技术分析石墨烯以揭示应用潜能

近日，美国能源部橡树岭国家实验室的科学家表示，利用实验室的电子显微镜获得的前所未有的石墨烯内单独原子的图像，人们有望全面解开该材料的应用潜能，满足从发动机燃烧室到电子消费品的需求。

    人们首次获得石墨烯晶体是在2004年。石墨烯为二维（单层原子）结构，硬度超过钻石，强度赛过钢材，且具有电性能和热性能。通过了解石墨烯材料原子结构和键配位，科学家有望提出优化石墨烯的途径，让其更好地适用于特殊的应用。

    在新出版的《物理评论快报》上，橡树岭国家实验室和范德比尔大学两机构科学家组成的研究小组发表文章说，他们利用消色差扫描透射电子显微镜对石墨烯中硅杂质的原子和电子结构进行了研究。

    橡树岭国家实验室研究人员胡安-卡洛斯·艾德罗布表示，他们利用新的实验和计算方法来揭示石墨烯中单个杂质的键合特征。比如，他们能区分石墨烯中非碳原子是二维还是三维键合。事实上，自20世纪30年代人们推断出键配位后，这是科学家首次将其视觉化表现出来。

    通过研究石墨烯的原子和电子结构以及了解其掺杂物质，科学家能够更好地预测何种掺杂能够提高材料的性能，细微地改变石墨烯的化学组成能够为不同的应用量身定做合适的石墨烯材料。例如，通过增加不同的元素，可以让石墨烯取代汽车中的铂催化转化器，也可让其改善电子器件的功能等。

    由于石墨烯具有导热、导电和光学透明能力，因此它有潜力替代人们日常用的电子产品中内部元件材料。铟是储存量十分有限的元素，它因透明传导性而广泛地用于电子产品（电视、计算机、手机等）的显示器上，人们期望能用更廉价和更丰富的石墨烯来替代铟。

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