向石墨烯中添加外来原子可提高其性能

由于其理想的内在特性，单层石墨烯在许多领域都有实际应用。然而，这些特性也会限制其潜力。添加外来原子会有所帮助，但需要精确控制。现在，来自韩国的研究人员发明了一种简单的方法来实现对外来原子与石墨烯的整合的精细控制，开发基于复合石墨烯的异质结构，可用于以低成本存储能量并制造超薄的可穿戴电子设备。

很少有材料像石墨烯一样抢尽风头。自发现以来，石墨烯已成为几乎所有技术的首选，这要归功于其卓越的特性，例如高表面积、化学稳定性以及高机械强度和弹性。然而，尽管石墨烯的应用看似无限，但由于几个因素，最显着的是它的单原子厚度、化学惰性和缺乏能隙，石墨烯的潜力仍未得到充分利用。

克服这些限制的一种方法是将石墨烯与其他材料(例如金属、绝缘体和半导体)集成，以形成具有所需特性的复合结构。例如，研究人员正在向石墨烯中添加金属氧化物，以创建具有改进物理和化学性质的石墨烯单层/金属氧化物纳米结构 (GML/MONS)。然而，在不干扰石墨烯层特性的情况下在石墨烯上沉积均匀的金属氧化物层极具挑战性。

在Nano Energy发表的一项新研究中，来自韩国的一组材料科学家现在通过使用称为电化学沉积的低温技术开发了 GML/MONS，在该技术中，他们专门在天然缺陷位点上生长金属氧化物纳米结构。石墨烯。他们通过将单原子厚的石墨烯层浸入金属氧化物前体溶液中来实现这一点。通过调整沉积时间，科学家们能够将金属氧化物精确地沉积到石墨烯单层上，从而在此过程中创造出具有独特性能的复合结构。“具有较低密度的金属氧化物集成石墨烯单层(≤30 μg/cm 2) 具有较少的缺陷，而具有较高密度的那些具有协同特性，”来自韩国大邱庆北科技学院 (DGIST) 的 Sungwon Lee 教授解释说，他是研究团队的一员。

通过控制金属氧化物的厚度和密度，科学家们开发出可用作电源的高能量密度氧化钴 (Co 3 O 4 )/GML 基微型超级电容器，以及超薄氧化锌 (ZnO)/GML基于光敏电阻，具有优异的柔韧性和耐磨性。

科学家们对他们新方法的未来前景感到兴奋。“这种新型异质结构可用于制造无毒、低成本的能量转换和存储设备，以及开发可与实时健康监测集成的超薄、轻巧和可皮肤安装的设备系统，”李教授评论道。

该团队的发现为开发生物相容性、耐用、环保和超轻石墨烯基材料铺平了道路。

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