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    他們通過研究發現采用含氮分子吡啶作為碳氮源利用吡啶分子在銅箔表面的催化脫氫自組裝可以將氮摻雜石墨烯的生長溫度降低到300℃。制備的高含氮量摻雜石墨烯具有四邊形形貌特征（圖3），呈現陣列型排列，且具備高質量的單晶結構。得到的氮摻雜石墨烯無論在空氣條件下還是在真空條件下均表現出穩定的n-型特征，其遷移率可以達到53.5−72.9 cm²/Vs，高于文獻報道高溫條件下制備的氮摻雜石墨烯。本方法與目前主流氮摻雜石墨烯的制備方法相比具有四邊形形貌的單晶陳列，高含氮量，低溫及n-型性能穩定等顯著特征。該研究成果發表于《美國化學會會志》（JACS，2012，134，11060）上。

圖3 摻氮石墨烯的形貌特征

    噴墨打印技術圖案化石墨烯電極。咖啡環效應（coffee-ring effect）是指溶液或懸濁液液滴在固體表面揮發干之后，有時會在液滴的邊緣形成環狀污跡的現象。當采用溶液法成膜時，咖啡環效應常常引起薄膜的均勻性下降，因此科學家們一直研究并試圖消減這種效應。最近他們巧妙地利用咖啡環效應，大大提高噴墨打印技術（inkjet printing）的分辨能力，而分辨能力常常被認為是制約噴墨打印技術應用的一個瓶頸。這項新方法他們稱為咖啡環平面印刷術（coffee-ring lithography），可被用來制備短溝道的石墨烯電極。

    通過噴墨打印機和咖啡環平面印刷術（實驗過程見圖4），他們制備出溝道長度1-2微米的石墨烯電極�；谶@種高分辨石墨烯電極，他們還制備了有機場效應晶體管（并五苯飽和區遷移率0.2 cm²/Vs）和互補性倒相器（增益22）。這種新方法提示人們如何進一步的提高溶液法加工技術的加工精度，并且給出了一種方便的途徑進行石墨烯的圖案化。相關工作發表在《先進材料》（Adv. Mater., 2012, 24, 436）上。

圖4 噴墨打印技術圖案化石墨烯電極

    定量分析了第一分子層在有機場效應晶體管中的作用。他們制備了基于石墨烯電極的高性能的單分子層和多層p型并五苯和n型苝酰亞胺場效應晶體管（圖5），并證實了第一分子層在薄膜生長和器件傳輸性質中起到的重要作用。他們獲得了有關擴散動力學和薄膜形貌隨著襯底溫度變化的關系，發現了兩種分子生長模式的轉變，以及不同的擴散活性，進而加深了對熱動力學控制的有機分子生長的了解。同時，他們發現高質量的第一分子層有利于晶體管器件整體性能的提高。因此，獲得連續性好的，有序性高的第一分子層，也是獲得高性能的有機場效應晶體管的重要途徑。相關研究發表在近期的《先進材料》（Adv. Mater., 2012, 24, 1471）上。

圖5 有機場效應晶體管中的第一分子層的作用

    多層石墨烯修飾導電原子力顯微鏡針尖。他們發現借助多層石墨烯修飾的導電AFM針尖，相比于傳統的金導電針尖，能夠獲得高性能的，重復性高的分子結（圖6）。通過對硫醇分子結的電荷傳輸行為的表征，他們發現由石墨烯修飾的針尖構建的硫醇分子結的電阻差異性只有2左右，而金導電針尖測得的硫醇分子結的電阻差異性最大達到了3個量級。結果表明石墨烯修飾針尖有利于降低金導電針尖上的污染程度，從而獲得重復性好的分子結。他們進一步發現石墨烯修飾的針尖具有出色的操作穩定性，連續3600s的長時間操作，基于此針尖的硫醇分子結的電流略微降低。相比于金導電針尖，石墨烯修飾的針尖不易磨損，連續操作12小時后，分子結的電流無明顯變化。同時，他們將石墨烯修飾的針尖放置于空氣中60天后，發現基于烷基硫醇分子結的電阻差異性并無多大變化。這一結果說明石墨烯修飾的針尖的空氣穩定性十分出色，相比于金導電針尖不易氧化，進一步證明了石墨烯修飾的針尖可以作為一種研究分子結的電學性質的有效工具。相關研究發表在近期的《先進材料》（Adv. Mater. 2012, 26, 3482）上，并被該雜志選為frontispiece。Wiley出版社在Materials Views（中國）網站報道了該結果。

圖6 多層石墨烯針尖用于表征硫醇分子結

    近期，他們應Acc. Chem. Res.雜志的邀請，撰寫了“Controllable Chemical Vapor Deposition Growth of Few Layer Graphene for Electronic Devices”的述評（DOI:10.1021/ar300103f）。主要基于他們自己的研究結果分別就少數層石墨烯的可控制備，圖案化生長，摻氮石墨烯，模板法制備石墨烯帶，無金屬催化劑生長多晶石墨烯，以及基于少數層石墨烯制備的電子器件，包括場效應晶體管，納米機電開關等進行了評述，并就目前存在的關鍵科學和技術難題，今后的發展方向和前景提出了他們的看法。