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　　韓國整容術、日本化妝術、中國PS術，并稱為亞洲三大“邪術”。這個流傳已久的網(wǎng)絡段子相信很多人都看到過。不過現(xiàn)在，這幾大“邪術”恐怕還要加進一個新成員——石墨烯“折紙術”。
　　9月6日，《科學》雜志發(fā)表了中國科學院院士、中科院物理研究所研究員高鴻鈞團隊的一項成果。他們在國際上首次實現(xiàn)了原子級精準控制、可按需定制的石墨烯折疊，這也是目前世界上尺寸最小的“石墨烯折紙”。
　　“折紙術”是一種把紙張折出各種特定形狀和花樣的藝術。人們通過精妙的手法，能夠把一張簡單的紙變換出各種各樣的三維結構。
　　這種游戲不但小朋友喜歡玩，科學家也樂在其中。受到這項藝術的啟發(fā)，折疊操縱經(jīng)常被巧妙地用在很多科學技術前沿領域，用來構筑形狀與功能各異的結構、器件甚至機器。比如，在生物學領域，生物學家可以將DNA單鏈折疊成復雜的二維形狀。
　　在曾兩獲諾貝爾獎的石墨烯研究領域，科學家也同樣躍躍欲試。二維的石墨烯晶格結構被認為是其他眾多碳納米結構的母體材料。人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，石墨烯結構沿著某一方向卷曲，可以形成一維的碳納米管，而將具有五元環(huán)和七元環(huán)的石墨烯結構彎曲成球型結構，即可形成富勒烯。在宏觀尺度下，科學家已經(jīng)能夠構建出石墨烯功能器件甚至機器模型。
　　“理論預測發(fā)現(xiàn)，在原子尺度，通過對石墨烯的彎曲折疊，可以做出具有新奇電子學特性的納米結構。”論文第一作者、中科院物理所博士后陳輝說。
　　但是，原子尺度上的事可不是幼兒園小朋友做手工。在單原子尺度精確地折疊石墨烯，特別是根據(jù)特殊需要沿特定方向?qū)κ┻M行折疊，具有極大的挑戰(zhàn)性。
　　陳輝告訴《中國科學報》，實現(xiàn)石墨烯“折紙”要用到掃描探針操控技術，而要掌握這項技術，需要首先掌握掃描探針的原理，后期再經(jīng)過長時間練習。“一旦掌握了，應用起來就會相對簡單?！彼f，除了取決于技術本身外，材料尺寸大小、力學性質(zhì)、探針與材料的相互作用、材料與基底之間的相互作用等，都會影響“折紙”的成功率。
　　不過，這一系列困難都被科研人員克服了。陳輝等人首次實現(xiàn)了石墨烯納米結構原子級精準的可控折疊，并構筑出一種新型的準三維石墨烯納米結構。
　　這一成果一舉實現(xiàn)了石墨烯納米結構的原子級精準折疊與解折疊、同一個石墨烯結構沿任意方向的反復折疊、堆疊角度精確可調(diào)的旋轉(zhuǎn)堆垛的雙層石墨烯納米結構、準一維碳納米管納米結構的構筑，以及雙晶石墨烯納米結構的可控折疊及其異質(zhì)結的構筑。
　　“這是一項非常有意思和創(chuàng)新性的工作。”該論文的一位審稿人評論稱，“讓我印象深刻的是作者折疊出角度可調(diào)的雙層石墨烯結構，這是折疊電子學的一個重要進展；讓我印象至深的是他們構造了準一維的折疊邊界，這是科研人員第一次做出了如此精致的結構。更讓我難以置信的是，他們得到了準一維的異質(zhì)結，這么漂亮的結果我從來沒見過。”
　　科研人員還發(fā)現(xiàn)，通過石墨烯“納米折紙術”得到的準一維納米管異質(zhì)結兩側的電子學性質(zhì)不同。陳輝認為，這意味著它“可以用來構建信息器件的基本單元，如晶體管等”。
　　總之，這項研究對構筑量子材料和量子器件（機器）具有科學和技術上的雙重意義。也許在未來，人們有望利用這種“折紙術”，折疊出其他新型二維原子晶體材料和復雜的疊層結構，進而制備出功能納米結構及其量子器件，并研究其新奇的物理現(xiàn)象。
　?。ㄔd于《中國科學報》 2019-09-06 第1版 要聞)