Ultrathin graphdiyne film on graphene through solution-phase van der Waals epitaxy.
Ultrathin graphdiyne film on graphene through solution-phase van der Waals epitaxy.
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通过溶液相范德华外延在石墨烯上形成超薄石墨二炔薄膜
DOI：
10.1126/sciadv.aat6378
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发表时间：
2018-07
期刊：
影响因子：
13.6
通讯作者：
Zhang J
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Gao X;Zhu Y;Yi D;Zhou J;Zhang S;Yin C;Ding F;Zhang S;Yi X;Wang J;Tong L;Han Y;Liu Z;Zhang J
采用溶液相货车德瓦尔斯外延法在石墨烯上制备了三层GDY单晶薄膜。石墨二炔（GDY）是一种有序的二维（2D）碳同素异形体，其包含具有高π共轭度的sp-和sp 2-杂化碳原子，其特征在于天然带隙和上级电性能。然而，一层或几层GDY的合成仍然具有挑战性，因为炔芳基单键周围的自由旋转和缺乏厚度控制。我们报道了通过溶液相货车德瓦尔斯外延策略在石墨烯上容易地合成了一种单晶的GDY薄膜。在异质结处的弱的分子-衬底相互作用急剧地弛豫了GDY和石墨烯之间的大的晶格失配。它允许快速的平面内耦合的admolecules和缓慢的面外生长朝向形成紧密堆叠的异质结构，这是由单层石墨烯和几层ABC堆叠的GDY组成，如通过电子显微镜直接观察到的和从拉曼指纹识别。这项研究提供了一个一般的路线，不仅自下而上的有趣的二维炔碳同素异形体的合成，但也直接测量其内在的电，机械和热性能的设备制造。
A trilayer single-crystalline GDY film on graphene was prepared through a solution-phase van der Waals epitaxial strategy. Graphdiyne (GDY) is an ordered two-dimensional (2D) carbon allotrope comprising sp- and sp2-hybridized carbon atoms with high degrees of π-conjugation, which features a natural band gap and superior electric properties. However, the synthesis of one- or few-layer GDY remains challenging because of the free rotation around alkyne-aryl single bonds and the lack of thickness control. We report the facile synthesis of an ultrathin single-crystalline GDY film on graphene through a solution-phase van der Waals epitaxial strategy. The weak admolecule-substrate interaction at the heterojunction drastically relaxes the large lattice mismatch between GDY and graphene. It allows the fast in-plane coupling of admolecules and slow out-of-plane growth toward the formation of an incommensurately stacked heterostructure, which is composed of single-layer graphene and few-layer ABC-stacked GDY, as directly observed by electron microscopy and identified from Raman fingerprints. This study provides a general route not only to the bottom-up synthesis of intriguing 2D acetylenic carbon allotropes but also to the device fabrication for the direct measurement of their intrinsic electrical, mechanical, and thermal properties.
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