石墨烯是一種二維材料，由單層碳原子組成，具有極好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，同時柔軟、堅固并且透明，被認為是最具前途的新材料之一。但是，以目前的技術(shù)，通過在石墨烯結(jié)構(gòu)中系統(tǒng)地插入化學(xué)鍵合的其他原子和分子（官能團），來控制或改變石墨烯的性質(zhì)，仍然是一項艱難的挑戰(zhàn)。

近日消息，來自德國埃爾朗根—紐倫堡大學(xué)、維也納大學(xué)，柏林自由大學(xué)的一個科學(xué)家團隊成功地在理論和實驗兩方面精確驗證了分步化學(xué)改性石墨烯的特定光譜。他們的結(jié)果發(fā)表在了近期的《Nature Communications》上。

石墨烯材料有著卓越電學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)特性。此外，通過將化學(xué)鍵合的原子和分子插入石墨烯結(jié)構(gòu)（所謂的官能團）中，其導(dǎo)電性可以在金屬和半導(dǎo)體之間連續(xù)變化。這些獨特的性質(zhì)為石墨烯提供了廣泛的應(yīng)用，例如可用于半導(dǎo)體行業(yè)中光電子學(xué)或超快組件的新發(fā)展。然而，只有在石墨烯的合成過程中完成對其導(dǎo)電性、尺寸、由官能團引起的結(jié)構(gòu)缺陷等性能的調(diào)節(jié)，該材料才能夠在半導(dǎo)體工業(yè)中成功應(yīng)用。

由德國埃爾蘭根-紐倫堡大學(xué)Andreas Hirsch領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家與維也納大學(xué)Thomas Pichler密切合作，發(fā)現(xiàn)了一個關(guān)鍵的突破：利用后者開發(fā)的新實驗設(shè)備，首次通過光散射確定了分步化學(xué)改性石墨烯的特定光譜。理論證明，這種原位拉曼特征光譜能夠以快速和精確的方式確定官能團的類型和數(shù)量。在他們實驗的反應(yīng)中，該官能團是氫與石墨烯的化學(xué)結(jié)合。這是通過水和特定化合物之間的受控化學(xué)反應(yīng)來實現(xiàn)的。

兩位主要研究作者Yachay Tech和J. Chacon說，這種原位拉曼光譜法是一種非常有效的技術(shù)，可以在材料生產(chǎn)過程中以快速、無接觸和廣泛的方式控制石墨烯的功能。這能夠生產(chǎn)電子傳輸性質(zhì)可控的用于半導(dǎo)體工業(yè)中定制的石墨烯材料。