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北京大学物理学院量子材料中心江颖、徐莉梅与美国内布拉斯加大学林肯分校曽晓成以及北京大学/中国科学院王恩哥等合作，利用高分辨qPlus型原子力显微镜技术，首次在实验上证实了冰在二维极限下可以稳定存在，将其命名为：二维冰I相，并以原子级分辨率拍到了二维冰的形成过程，揭示了其独特的生长机制。该工作以“Atomic imaging of edge structure and growth of a two-dimensional hexagonal ice”为题，于1月2日发表在国际顶级学术期刊《自然》上。图1 （a）南极罗斯海上的厚冰层；（b）自然界最常见冰相（Ice Ih）的分子模型；（c）本工作发现的二维冰（实验结果的3D效果图） 冰是水的常见物态，由水分子规则排列形成，其结构与成核生长在材料科学、摩擦学、生物学、大气科学等众多领域具有至关重要的作用。早在20世纪20年代，英国著名物理学家、X射线发现者Bragg与其它几位科学家就分别利用X射线对冰晶体结构进行了表征，经过了近一百年的研究和探索，迄今人们已经发现了冰的18种晶相（三维冰相），其中自然界最常见的冰相为六角结构的Ice Ih相（图1a 和b）。然而，冰在二维极限下是否能独立稳定存在？这个问题有很大的争议。一般认为在单层极限下，二维冰具有相当数量的未饱和氢键，需要靠与衬底的相互作用来使得结构稳定。但如此一来，二维冰的结构就非常依赖于衬底的结构和对称性，并不是真正意义上的本征二维冰。2015年，石墨烯发现者Andre Geim带领的团队在双层石墨烯间发现了一种与表面结构无关的四方二维冰相（Nature 519, 443 (2015)），引起了学术界的强烈反响，但这种二维冰随后被质疑是NaCl的晶体结构（Nature 528, E1–E2 (2015)），二维冰存在与否一直悬而未决。图2 二维冰岛内部结构的亚分子级分辨成像。a、b图中从左至右，依次为由高至低不同针尖高度下的原子力显微镜实验图和模拟图；c为二维冰结构的模型示意图的俯视图和侧视图。图像尺寸：1.25 nm x 1.25 nm。在大针尖高度条件下，主要利用高阶静电力成像，可以分辨出平躺水分子（暗点）和竖直水分子（亮点）；在中间高度条件下，依靠高阶静电力与泡利排斥力的共同作用，可以分辨出图中红色短线所示的氢键指向信息。 在本工作中，研究人员通过精确控制温度和水压，成功在疏水的金衬底（Au(111)）上生长出了一种单晶二维冰结构，这种二维冰可以完全铺满衬底（图1c）。研究人员进一步利用基于一氧化碳针尖修饰的非侵扰式原子力显微镜成像技术（non-invasive AFM），借助高阶静电力，实现了二维冰的亚分子级分辨成像，并结合理论计算确定了其原子结构（图2）。结果表明，这种二维冰由两层六角冰无旋转堆垛而成，两层之间靠氢键连接，每个水分子与面内水分子形成三个氢键，与面外水分子形成一个氢键，因此所有的氢键都被饱和，结构非常稳定，与衬底相互作用很弱，是一种本征的二维冰结构。1997年，Koga和曽晓成等人利用分子动力学模拟首次预测了这种“互锁型”双层二维冰（PRL 79, 5262 (1997)，昵称：Nebraska Ice，美国Nebraska州的印第安语意：广阔浅平的河水），但一直缺乏确切的结构实验证据。因此，这也是第一种被实验所证实的二维冰结构，研究人员将它正式命名为：二维冰I相。图3 二维冰岛的锯齿状（a）边界和扶椅状（b）边界对应的“搭桥”（bridging）式和“播种”（seeding）式生长模式。生长由1至4依次循环进行，原子力显微镜中的红色箭头表示水分子加入，球棍模型图中的红色结构表示水分子加入形成的新结构。图像尺寸分别为：（a）3.2 nm x 1.9 nm和 （b）3.7 nm x 2.2 nm。 为了进一步揭示二维冰的形成机制，研究人员利用前面发展的非侵扰原子力成像技术对二维冰岛的边界进行高分辨成像，成功确定了二维冰的边界是由未重构的锯齿状（zigzag，图3a所示）边界和重构的扶椅状（armchair，图3b所示）边界构成。同时，研究人员还通过“速冻”技术，在边界上捕获了冰生长过程中的中间态结构，并基于这些中间态边界结构重现了二维冰的形成过程，结合理论计算和模拟提出了二维冰岛锯齿状边界的“搭桥”（bridging）式生长和扶椅状边界的“播种”（seeding）式生长机制。此外，根据理论计算和模拟的结果，研究者认为该生长机制具有一定的普适性，适用于其他疏水的衬底。 二维冰的发现改变了一百多年来人们对冰相的传统认识，开启了探究二维冰家族系列的大门，为冰在低维和受限条件下的形态和生长提供给了全新的图像。同时，二维冰在很多应用领域也有潜在意义。比如：表面上的二维冰可以促进或抑制三维冰的形成，这对于设计和研发防结冰材料具有潜在的应用价值；二维冰中水分子所有的氢键都被饱和，因此与表面的相互作用极小，可以起到超润滑作用，减小材料之间的摩擦；此外，二维冰本身也可以作为一种特殊的二维材料，为高温超导电性、深紫外探测、冷冻电镜成像等研究提供全新的平台。

交换场为零时，非磁性拓扑绝缘体Bi 2

团队与合作者首次报道了米级单晶Cu(111)衬底的制备方法，并在此基础上实现了米级单晶石墨烯的外延生长（Science. Bulletin 2017, 62, 1074）。与石墨烯不同，六方氮化硼等其它绝大多数二维材料不具有中心反演对称性，其外延生长普遍存在孪晶晶界问题：旋转180°时晶格方向发生改变，外延生长时不可避免地出现反向晶畴，而在拼接时形成缺陷晶界。 开发合适对称性的外延单晶衬底是解决这一科学难题的关键。研究团队探索出利用对称性破缺的衬底外延非中心反演对称二维单晶薄膜的新方

本发明公开了一种由大尺寸氧化石墨烯片制备高强度导电石墨烯纤维的方法，膨胀石墨经过氧化得到氧化石墨烯，再将氧化石墨烯分散于水中离心分级处理得到大尺寸均匀氧化石墨烯片，最后将氧化石墨烯分散于水或极性有机溶剂中，制成质量浓度为1-20%的纺丝液液晶溶胶，将其转入纺丝装置中，将纺丝液从纺丝头毛细管中连续匀速挤出，进入凝固液，凝固后的初级纤维干燥后得到氧化石墨烯纤维，经化学还原，得到石墨烯纤维。纺丝工艺简单，所得石墨烯纤维导电性好，力学性能优异，有较好的韧性，可编织成纯石墨烯纤维布，也可与其它纤维混编成各种功能性织物，可在多个领域代替碳纤维使用。

本发明公开了一种直接浸泡反应式的泡沫镍 石墨烯三维多孔电极制备方法，包括：将泡沫镍依次采用冰醋酸、丙酮和乙醇进行清洗，然后将其通过去离子水清洗后晾干放置；制备质量浓度为 0.5mg/mL～5mg/mL 的氧化石墨烯水溶液，然后将泡沫镍直接浸泡到其中静置反应，并且在此浸泡过程中反应温度被控制为 30℃～80℃，浸泡时间为 2 小时～6 小时，由此形成三维多孔结构的泡沫镍 石墨烯产物。通过本发明，可以仅通过简单、便于操控的一个浸泡过程即可快速完成还原反应，并基于泡沫镍的基底增强效应在其表面上直接沉积生长石墨烯，最终形成三维多孔结构且高比表面积的产物，相应极大地提高了整体的反应速率，并尤其适用于大批量规模生产用途。

本发明公开了一种三维分级多孔氮掺杂石墨烯的制备方法及产 品，属于石墨烯制备领域，其选用自然界中最常见的生物质材料为原 材料，将其同时作为固体碳源和氮源以及合成模板，首先经过梯度脱 水处理，再经过碳化和预膨胀处理，与 K2CO3 溶液混合，高温活化处 理后冷冻干燥得到三维分级多孔氮掺杂石墨烯。所得的石墨烯具有大 孔、介孔和微孔的分级孔结构，氮掺杂含量为 2.5～7.5at.％，比表面积 高达 1300m<sup&

本发明公开了一种直接浸泡反应式的泡沫镍-石墨烯三维多孔电 极制备方法，包括：将泡沫镍依次采用冰醋酸、丙酮和乙醇进行清洗， 然后将其通过去离子水清洗后晾干放置；制备质量浓度为 0.5mg/mL～ 5mg/mL 的氧化石墨烯水溶液，然后将泡沫镍直接浸泡到其中静置反 应，并且在此浸泡过程中反应温度被控制为 30℃～80℃，浸泡时间为 2 小时～6 小时，由此形成三维多孔结构的泡沫镍-石墨烯产物。通过 本发明，可以仅通过简单

本润滑油产品以厦门华宇龙盛石墨烯科技有限公司与厦门大学联合研发的特殊石墨烯为原料，利用特殊工艺实现了在润滑油中的稳定分散，提高润滑油的抗磨、减阻性能，有效延长润滑油换油周期。主要产品为石墨烯汽机油和石墨烯柴机油，对应的使用范围分别是：新技术发动机及长换油期的各种轿车，满足欧III和欧IV排放量的高性能柴油发动机。石墨烯润滑油已经从科研到产业化迈进，国家对环保不断重视，石墨烯润滑剂产业化步伐将不断加快。目前，公司以石墨烯润滑油为龙头产品，整合了公司重要渠道资源（大型车企、工业润滑油企业用户、军工、运输企业等）。公司将规划一条年产10万吨石墨烯润滑油和添加剂生产线，并确立以企业为主体，产学研与政府支持相结合，推动石墨烯润滑油产业迅速健康发展。

CVD 法制备石墨烯，主要是利用碳源在一定温度或外场下发生化学分解并在基底表面沉积来实现。CVD 反应系统主要由三部分构成：气体输送系统，反应腔体和排气系统。CVD反应过程主要由升温、基底热处理、石墨烯生长和冷却四部分构成。气体输入系统一般由气体流量计控制，反应腔是碳源前驱体发生化学反应并在反应基底沉积得到石墨烯的区域，排气系统用于将反应后的气体排出。其中碳源前驱体可以是气态烃类（如甲烷、乙烯、乙炔等），液态碳源（如乙醇、苯、甲苯等），或固态碳源（如聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、无定形碳等）。反应基底一般分为两大类：铜、镍、铂等金属基底和氧化硅、氮化硅、玻璃等非金属基底。外界条件控制主要包括温度、压强、气体的流速和种类、等离子化、加热方式等。