中國科學家成功研制超平整石墨烯薄膜中國科學家成功研制超平整石墨烯薄膜 近日，由南京大學物理學院高力波教授團隊領銜，協同學院四個青年學者團隊，以質子輔助生長超平整石墨烯薄膜為題，在《自然》雜志上發表了將質子輔助生長用于高質量石墨烯制備的研究成果。這項工作，不僅探索出了一種可控生長超平整石墨烯薄膜的方法，更為重要的是，該團隊還發現了這種生長方法的內在機制，

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即質子輔助，這種方法有望推廣到柔性電子學、高頻晶體管等更多重要的研究領域。 據悉，該成果所涉及的化學氣相沉積方法（CVD）生長石墨烯，是目前制備大面積、高品質單晶晶粒或者薄膜的最主要方法。然而，由于石墨烯與基質材料能夠產生強耦合作用，

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使得石墨烯在生長過程中會形成褶皺。這一現象嚴重限制了大尺度均一薄膜的制備，

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阻礙著二維材料的進一步發展應用。 CVD石墨烯中的褶皺是影響其物性的重要瓶頸。高力波告訴記者，CVD石墨烯中的褶皺，來源于石墨烯與生長基體的熱脹率差異，石墨烯生長于銅或者鉑等生長基體，生長溫度多在600度以上，生長完成後降至室溫便引起石墨烯的褶皺。褶皺的存在，會影響石墨烯的優良特性，然而，究竟在多大程度上能夠影響其性能，並沒有完整的對比數據。如何徹底地消除褶皺，並制備出超平整的石墨烯薄膜，逐漸成為其品質跨越式提升的重點和難點。高力波說道。 研究團隊嘗試過多種消除褶皺的方法，但效果都不盡如人意，僅剩下減弱石墨烯與生長基體之間耦合作用的唯一途徑。在總結大量實驗的基礎上，高力波團隊發現，高比例的熱氫氣（H2），會在一定程度上，弱化石墨烯與生長基體之間的耦合作用。同時，研究人員通過理論模擬發現，處在石墨烯與銅基體之間的氫，在大濃度、高溫的條件下，可以起到減弱二者耦合的作用。在熱氫氣的組分中，質子和電子可以自由穿梭于石墨烯的蜂窩狀晶格。因此，研究人員推測，質子在穿透石墨烯後，有一定概率會再次與電子組合成氫。 課題組通過氫氣、氘氣（D2）、氦氣（He）等離子體的作用效果對比，驗證了所設想的模型。高力波介紹，增加質子密度，成為減弱二者耦合作用的關鍵途徑。有鑑于此，研究團隊採用氫氣等離子體處理褶皺化的石墨烯薄膜，並輔以高溫，逐步減弱並消除石墨烯褶皺。如果在生長石墨烯的同時，引入氫氣等離子體，則生長出來的石墨烯完全無褶皺。 為了全方位表征無褶皺化的石墨烯薄膜，通過多種物性測量，包括掃描隧道顯微鏡（STM）觀測摩爾條紋和掃描隧道譜（STS）、角分辨光電子能譜（ARPES）直觀觀測石墨烯與銅基體的耦合作用變化、變溫拉曼光譜表征熱漲率差異等，都表明了這種超平整的石墨烯薄膜，處于與生長基體脫耦合、無摻雜的狀態。由于石墨烯薄膜的超平整特性，因此在清除石墨烯表面其他物質，尤其是石墨烯轉移過程中產生的轉移介質PMMA殘留時，

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表現出極易清潔的優點。 此外，為了凸顯超平整石墨烯薄膜的優點，即大尺寸和高品質，研究人員還進行了不同線寬下的石墨烯量子霍爾效應的測量，線寬分別為2μm、20μm、100μm、500μm。此前，有礙于大尺寸石墨烯樣品的均勻性，石墨烯量子霍爾效應出現的最大線寬為50μm，而生長出來的超平整石墨烯薄膜，量子霍爾效應出現的閾值條件，和1μm線寬時測量的本征石墨烯幾乎相當。更重要的是，

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對于不同線寬測量，他們的平台出現閾值幾乎不變。這表明只有消除褶皺，才能在最大程度上實現大尺寸石墨烯的均質化、高品質。高力波表示，質子輔助的CVD方法不僅能夠盡可能維持石墨烯的固有性質，還將對今後制備其他種類的納米材料具有普適性。 特別聲明：本文轉載僅僅是出于傳播信息的需要，並不意味著代表本網站觀點或證實其內容的真實性；如其他媒體、網站或個人從本網站轉載使用，須保留本網站注明的“來源”，並自負版權等法律責任；作者如果不希望被轉載或者聯系轉載稿費等事宜，請與我們接洽。五億兩千萬年前的刺狀納羅蟲是吃泥巴的嗎中英科學家揭開寒武紀節肢動物食性之謎 日前，中英科學家對世界自然遺產澄江生物群的研究取得新進展。自然指數收錄期刊、英國皇家學會學術刊物《皇家學會B刊生物科學專輯》發表了中國雲南大學雲南省古生物研究重點實驗室侯先光研究團隊與英國倫敦自然歷史博物館、倫敦皇家霍洛威大學的科研人員共同完成的題為寒武紀三葉形蟲刺狀納羅蟲附肢精細構造及其發育學、生態學意義的研究論文。研究人員對世界自然遺產澄江生物群中的刺狀納羅蟲化石進行了精細的、三維的形態學觀察，揭開了寒武紀節肢動物食性之謎，表明5億多年前的海洋已有高度復雜、高度進化的生態系統。 刺狀納羅蟲是世界自然遺產澄江生物群中最早被報道的兩個物種之一，是澄江生物群的標志性化石。這種美麗的節肢動物生活在5.2億年前的寒武紀海洋中，身體通常有黃豆粒到蠶豆大小不等，由近半圓形的頭甲和長橢圓形的尾甲組成，尾甲側、後緣具刺，因此得名刺狀納羅蟲。它的頭甲和尾甲下具有結構復雜的附肢，擔負著運動、攝食的功能。在過去，限于技術手段，這些埋在化石標本內部的附肢的精細形態很難研究，因此人們對刺狀納羅蟲的分類位置、生活習性的認識十分有限。現在，在高精度的X射線顯微CT的幫助下，研究人員得以無損地、高精度地對它的身體結構進行任意角度的觀察，

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並使用軟件對它的身體模型進行虛擬解剖，分離出身體的各個部分結構進行觀察。 研究結果顯示，澄江生物群中的刺狀納羅蟲化石保存了微米尺度的、精美的軟軀體細節，它修長優雅的觸角、三角形的口板、內外肢的剛毛、內肢末端爪和附肢內側的修飾物等，無不栩栩如生。刺狀納羅蟲身體前、後部的附肢形態存在顯著差異，而且成蟲和幼蟲的附肢形態又互不相同。這些差異中，最引人注目的是附肢原肢（附肢基部）的結構。幼蟲身體後部的附肢，其原肢較小、內側較為光滑；身體前部附肢的原肢則特化為顎基結構，其內側具有兩列整齊排列的小突起，用于研磨較小、較軟的食物顆粒，例如藻類、有機碎屑等。成蟲的顎基則有多排發達的刺，

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尤其是在靠近口部的附肢上，這些刺狀結構十分發達、十分尖利，它們大小不一、錯落有致地排列著，可以有效地撕碎食物，比如帶殼的生物、其他動物的肢體等。 根據附肢形態的分化，研究人員推測，和很多現代節肢動物一樣，刺狀納羅蟲的成蟲和幼蟲之間也存在顯著的食性差異，在寒武紀早期海洋生態系統的食物鏈中、在生態系統中佔據了不同的位置。這種現象叫作生態位分異，它既避免了不同發育階段的同類個體競爭有限的食物資源，又使得這一物種能夠利用更多的資源，從而增加了生存機會。成蟲和幼蟲附肢形態的差異及其生態位分異表明，在5億多年前的海洋中，生態系統已經是高度復雜、高度進化的。論文第一作者翟大有副研究員表示，這項研究成果的意義在于：發現了納羅蟲腿上有很密集的刺，即所謂的顎基。它是用來粉碎食物的。從這個結構判斷，納羅蟲是吃肉的。之前不知道有這個結構，很多人以為它是吃泥巴的（泥巴裡的有機碎屑）。同時，還發現了成蟲和幼蟲的顎基結構不同，據此推測，幼蟲吃較軟較小的獵物，成蟲顎基上的刺更發達，

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更粗壯，吃大的、帶殼的生物。這種分工，避免了內鬥，是一種很高等的組織形式。 侯先光研究員、劉煜研究員為論文通訊作者，麥慧娟博士後為論文共同作者。本項研究由國家自然科學基金、雲南省科技廳基金、雲南省古生物創新團隊項目等科研項目資助。 特別聲明：本文轉載僅僅是出于傳播信息的需要，並不意味著代表本網站觀點或證實其內容的真實性；如其他媒體、網站或個人從本網站轉載使用，須保留本網站注明的來源，並自負版權等法律責任；作者如果不希望被轉載或者聯系轉載稿費等事宜，

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