近日，中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家實(shí)驗(yàn)室固態(tài)量子信息實(shí)驗(yàn)室的博士生蔡偉偉赴美國(guó)德克薩斯大學(xué)奧斯丁分校Rodney Ruoff教授的研究小組合作研究期間，在Rodney Ruoff教授和陳東敏研究員的指導(dǎo)下，開(kāi)發(fā)出一套化學(xué)氣相沉積儀(CVD)。在這套沉積儀的基礎(chǔ)上首次制備出可以媲美HOPG的高品質(zhì)13C同位素合成石墨，其中同位素13C和12C的比例在1%至99.5%可調(diào)。  

    石墨烯(graphene)作為碳家族中又一種新的材料，它是由單層六角元胞(等角六邊形)碳原子組成。這種材料具有豐富而新奇的物理現(xiàn)象。比如，石墨烯是一種零帶隙半金屬/半導(dǎo)體材料，具有比硅高很多的載流子遷移率。近來(lái)觀察到的顯著的量子霍爾效應(yīng)證實(shí)了，即使在室溫下載流子在這種材料中的平均自由程和相干長(zhǎng)度也可以達(dá)到微米級(jí)。此外，石墨烯還可以被應(yīng)用在復(fù)合材料、電池/超級(jí)電容、儲(chǔ)氫材料、場(chǎng)發(fā)射材料以及超靈敏傳感器等領(lǐng)域。因此，眾多科研人員正在研究如何制備和表征其物理、化學(xué)、機(jī)械性能。  

    通過(guò)各種方法，蔡偉偉及其指導(dǎo)教師還進(jìn)一步把13C-石墨解離成13C-石墨烯及其衍生物13C-氧化石墨烯。這一新材料的出現(xiàn)為研究石墨烯的物理、化學(xué)性能提供一個(gè)新的平臺(tái)。例如，通過(guò)分析這種材料的二維13C-固相核磁共振譜(2D 13C-Solid State NMR)，他們揭示了爭(zhēng)議已久的氧化石墨烯化學(xué)結(jié)構(gòu)。該研究成果對(duì)石墨稀的化學(xué)制備和氧化石墨烯的應(yīng)用具有重大意義。另外，該材料也有助于研究石墨烯中的電輸運(yùn)性質(zhì)，包括聲子和核自旋對(duì)電輸運(yùn)的影響。目前，進(jìn)一步的研究正在與物理所極端條件實(shí)驗(yàn)室的合作下展開(kāi)。