由于其理想的內(nèi)在特性，單層石墨烯在許多領(lǐng)域都有實(shí)際應(yīng)用。然而，這些特性也會(huì)限制其潛力。添加外來原子會(huì)有所幫助，但需要精確控制?，F(xiàn)在，來自韓國的研究人員發(fā)明了一種簡單的方法來實(shí)現(xiàn)對外來原子與石墨烯的整合的精細(xì)控制，開發(fā)基于復(fù)合石墨烯的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，可用于以低成本存儲能量并制造超薄的可穿戴電子設(shè)備。

很少有材料像石墨烯一樣搶盡風(fēng)頭。自發(fā)現(xiàn)以來，石墨烯已成為幾乎所有技術(shù)的首選，這要?dú)w功于其卓越的特性，例如高表面積、化學(xué)穩(wěn)定性以及高機(jī)械強(qiáng)度和彈性。然而，盡管石墨烯的應(yīng)用看似無限，但由于幾個(gè)因素，最顯著的是它的單原子厚度、化學(xué)惰性和缺乏能隙，石墨烯的潛力仍未得到充分利用。

克服這些限制的一種方法是將石墨烯與其他材料(例如金屬、絕緣體和半導(dǎo)體)集成，以形成具有所需特性的復(fù)合結(jié)構(gòu)。例如，研究人員正在向石墨烯中添加金屬氧化物，以創(chuàng)建具有改進(jìn)物理和化學(xué)性質(zhì)的石墨烯單層/金屬氧化物納米結(jié)構(gòu) (GML/MONS)。然而，在不干擾石墨烯層特性的情況下在石墨烯上沉積均勻的金屬氧化物層極具挑戰(zhàn)性。

在Nano Energy發(fā)表的一項(xiàng)新研究中，來自韓國的一組材料科學(xué)家現(xiàn)在通過使用稱為電化學(xué)沉積的低溫技術(shù)開發(fā)了 GML/MONS，在該技術(shù)中，他們專門在天然缺陷位點(diǎn)上生長金屬氧化物納米結(jié)構(gòu)。石墨烯。他們通過將單原子厚的石墨烯層浸入金屬氧化物前體溶液中來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。通過調(diào)整沉積時(shí)間，科學(xué)家們能夠?qū)⒔饘傺趸锞_地沉積到石墨烯單層上，從而在此過程中創(chuàng)造出具有獨(dú)特性能的復(fù)合結(jié)構(gòu)。“具有較低密度的金屬氧化物集成石墨烯單層(≤30 μg/cm 2) 具有較少的缺陷，而具有較高密度的那些具有協(xié)同特性，”來自韓國大邱慶北科技學(xué)院 (DGIST) 的 Sungwon Lee 教授解釋說，他是研究團(tuán)隊(duì)的一員。

通過控制金屬氧化物的厚度和密度，科學(xué)家們開發(fā)出可用作電源的高能量密度氧化鈷 (Co 3 O 4 )/GML 基微型超級電容器，以及超薄氧化鋅 (ZnO)/GML基于光敏電阻，具有出色的柔韌性和耐磨性。

科學(xué)家們對他們新方法的未來前景感到興奮。“這種新型異質(zhì)結(jié)構(gòu)可用于制造無毒、低成本的能量轉(zhuǎn)換和存儲設(shè)備，以及開發(fā)可與實(shí)時(shí)健康監(jiān)測集成的超薄、輕巧和可皮膚安裝的設(shè)備系統(tǒng)，”李教授評論道。

該團(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)為開發(fā)生物相容性、耐用、環(huán)保和超輕石墨烯基材料鋪平了道路。

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