▲
小烯导读
近日消息，来自德国埃尔朗根—纽伦堡大学、维也纳大学，柏林自由大学的一个科学家团队成功地在理论和实验两方面精确验证了分步化学改性石墨烯的特定拉曼光谱。他们的结果发表在了近期的《Nature Communications》上。
石墨烯是一种二维材料，由单层碳原子组成，具有极好的导电和导热性能，同时柔软、坚固并且透明，被认为是最具前途的新材料之一。但是，以目前的技术，通过在石墨烯结构中系统地插入化学键合的其他原子和分子（官能团），来控制或改变石墨烯的性质，仍然是一项艰难的挑战。
近日消息，来自德国埃尔朗根—纽伦堡大学、维也纳大学，柏林自由大学的一个科学家团队成功地在理论和实验两方面精确验证了分步化学改性石墨烯的特定光谱。他们的结果发表在了近期的《Nature Communications》上。
石墨烯材料有着卓越电学、力学、热学特性。此外，通过将化学键合的原子和分子插入石墨烯结构（所谓的官能团）中，其导电性可以在金属和半导体之间连续变化。这些独特的性质为石墨烯提供了广泛的应用，例如可用于半导体行业中光电子学或超快组件的新发展。然而，只有在石墨烯的合成过程中完成对其导电性、尺寸、由官能团引起的结构缺陷等性能的调节，该材料才能够在半导体工业中成功应用。
由德国埃尔兰根-纽伦堡大学Andreas Hirsch领导的科学家与维也纳大学Thomas Pichler密切合作，发现了一个关键的突破：利用后者开发的新实验设备，首次通过光散射确定了分步化学改性石墨烯的特定光谱。理论证明，这种原位拉曼特征光谱能够以快速和精确的方式确定官能团的类型和数量。在他们实验的反应中，该官能团是氢与石墨烯的化学结合。这是通过水和特定化合物之间的受控化学反应来实现的。
两位主要研究作者Yachay Tech和J. Chacon说，这种原位拉曼光谱法是一种非常有效的技术，可以在材料生产过程中以快速、无接触和广泛的方式控制石墨烯的功能。这能够生产电子传输性质可控的用于半导体工业中定制的石墨烯材料。
Precise determination of graphene functionalization by in situ Raman spectroscopy
Nature Communications 8, Article number: 15192 (2017)
doi:10.1038/ncomms15192
摘要：
The verification of a successful covalent functionalization of graphene and related carbon allotropes can easily be carried out by Raman spectroscopy. Nevertheless, the unequivocal assignment and resolution of individual lattice modes associated with the covalent binding of addends was elusive up to now. Here we present an in situ Raman study of a controlled functionalization of potassium intercalated graphite, revealing several new bands appearing in the D-region of the spectrum. The evolution of these bands with increasing degree of functionalization from low to moderate levels provides a basis for the deconvolution of the different components towards quantifying the extent of functionalization. By complementary DFT calculations we were able to identify the vibrational changes in the close proximity of the addend bearing lattice carbon atoms and to assign them to specific Raman modes. The experimental in situ observation of the developing functionalization along with the reoxidation of the intercalated graphite represents an important step towards an improved understanding of the chemistry of graphene.
石墨烯和相关碳同素异形体的成功共价官能化的验证可以通过拉曼光谱法容易地进行。然而，到目前为止，与共轭结合相关联的单个晶格模式的明确赋值和解决是难以捉摸的。在这里，我们介绍了一种在插层石墨中控制功能化的原位拉曼研究，揭示出出现在谱带D区的几个新带。这些频带随着功能化程度逐渐下降到中等水平的演变为不同组分的去卷积量化量化功能化程度提供了基础。通过互补DFT计算，我们能够识别靠近负载格子碳原子的附近的振动变化并将其分配给特定的拉曼模式。开发功能化的实验原位观察以及插层石墨的再氧化代表了改进对石墨烯化学性质的理解的重要步骤。
资料来源：烯碳资讯独家编辑整理，转载请注明出处
