在民間有一種“折紙術(shù)”。人們通過(guò)精妙的手法,把簡(jiǎn)單的二維紙張變成豐富多彩的三維結(jié)構(gòu)。受這種藝術(shù)的啟發(fā),折疊操縱經(jīng)常被巧妙地用在很多科學(xué)技術(shù)前沿領(lǐng)域,用來(lái)構(gòu)筑形狀與功能各異的結(jié)構(gòu)、器件甚至機(jī)器,例如生物學(xué)領(lǐng)域可以將DNA單鏈折疊成復(fù)雜的二維形狀的方法等。在宏觀尺度下,受折紙術(shù)的啟發(fā),科學(xué)家已經(jīng)能夠構(gòu)建出石墨烯功能器件甚至機(jī)器模型。理論預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn),在原子尺度,通過(guò)對(duì)石墨烯的彎曲折疊,可以構(gòu)筑出具有新奇電子學(xué)特性的納米結(jié)構(gòu)。
陳輝博士等人實(shí)現(xiàn)了對(duì)石墨烯納米結(jié)構(gòu)的原子級(jí)精準(zhǔn)的可控折疊,構(gòu)筑出一種新型的準(zhǔn)三維石墨烯納米結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)由二維旋轉(zhuǎn)堆垛雙層石墨烯納米結(jié)構(gòu)與一維的類碳納米管結(jié)構(gòu)組成。這項(xiàng)工作在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了世界上最小尺寸的、原子級(jí)精準(zhǔn)控制的、可以按需定制的石墨烯折疊。
陳輝說(shuō),基于這種原子級(jí)精準(zhǔn)的“折紙術(shù)”,還可以折疊其他新型二維原子晶體材料和復(fù)雜的疊層結(jié)構(gòu),進(jìn)而制備出功能納米結(jié)構(gòu)及其量子器件,研究其新奇物理現(xiàn)象。這項(xiàng)研究對(duì)構(gòu)筑量子材料和量子器件(機(jī)器)具有重要的科學(xué)與技術(shù)上的意義。
探索新型低維碳納米材料及其新奇物性一直是當(dāng)今科技領(lǐng)域的前沿科學(xué)問(wèn)題之一,相關(guān)研究曾于1996年和2010年兩次獲得諾貝爾獎(jiǎng)。