石墨烯碳原子以sp2雜化軌道組成六角型蜂巢晶格結(jié)構(gòu)使其具有很多特性。但石墨烯在制備過程中不可避免的會產(chǎn)生晶格缺陷。新加坡南洋理工大學的AnastassiaSorkin和HaibinSu以及香港科技大學的研究人員報告了他們的實驗模擬結(jié)果，這些結(jié)果有助于我們更好地理解晶格缺陷的形成方式，及其修飾機制。

Sorkin和Haibin重點計算了石墨烯納米帶。盡管石墨烯納米帶具有有限的寬度缺乏大片石墨烯的二維對稱性，但由于帶隙的可設計性，它們對于電子應用特別具有吸引力。石墨烯納米帶內(nèi)的缺陷會對石墨烯內(nèi)的電子以及熱性能和機械特性產(chǎn)生顯著影響。

研究人員使用密度泛函結(jié)合分子動力學來模擬由六個（冠烯）和七個（三環(huán)戊二烯并三亞苯基）多邊形組成的多邊形碳晶格片段。研究顯示：在石墨烯制備過程中特別是采用化學氣相沉積（CVD）方法時，冠烯和三環(huán)戊二烯并三亞苯基會起一定的作用。

石墨烯納米帶的邊緣修飾

計算結(jié)果顯示各種缺陷和晶界是如何產(chǎn)生的。在不同溫度和時間下，冠烯和三環(huán)戊二烯并三亞苯基相互組合。他們還展示了缺陷，如旋轉(zhuǎn)鍵（StoneWales）或晶格間隙是如何修補的。

計算研究中的一些常見的石墨烯缺陷是晶格“域”被多邊形串隔開成不同方向上。這些不同取向的域是由于石墨烯和下面的金屬之間的晶格錯配。Sorkin和Su的計算對這些理論系統(tǒng)提供了進一步的見解。他們在報告中指出：“中間結(jié)構(gòu)分解后，形成具有不同取向晶粒的石墨烯納米帶?！?/p>

該研究預測存在一種被稱為“逆Stone-Wales缺陷”，他們希望通過未來的實驗研究來證實這一缺陷，并強調(diào)邊緣在產(chǎn)生、修改和修補缺陷方面的重要性。他們總結(jié)報告表示：“這項研究直接從碳碎片中動態(tài)結(jié)構(gòu)演化著手，為人們提供了一個平臺，可以促進人們理解邊緣在形成和轉(zhuǎn)化碳納米結(jié)構(gòu)中潛在的電子、機械和熱應用中的作用。”