高力波课题组实现无缺陷石墨烯稳定封装氢分子

图1：(a)质子辅助法制备石墨烯层间氢气的示意图。(b, c) AFM同位置表征气泡的生长过程。(d)石墨层间插层气泡的光学照片。(e) 和分子填充在hBN层间的拉曼特征峰。(f)不同尺寸气泡的室温稳定性。(g)不同尺寸气泡的高温稳定性。

图2：(a)石墨烯气泡的AFM图。(b, c)石墨烯、hBN和气泡截面比较及其统计的长径比。(d)石墨烯的拉曼G峰与气泡径向距离r的关系。(e)气泡穹顶应变随气泡径向距离r的关系。(f)不同尺寸石墨烯气泡的拉曼光谱。

图3：(a)石墨上大量破裂气泡的SEM照片。(b)理拟合石墨烯、氢化石墨烯、hBN和不同尺寸气泡的内压。(c, d)不同层数气泡破裂的AFM图和相应高度剖面图。(e)石墨、hBN和气泡的穹顶层数统计。(f)调控等离子体功率实现可控的石墨烯气泡穹顶层数。

图4：(a)石墨烯气泡在100 ~ 773 K范围内的变温拉曼光谱。(b)气泡穹顶的拉曼G峰偏移量随温度的变化关系。(c)不同温度下气泡体积(VT/V0)的变化。(d)不同温度下气泡内压的变化。

图5：(a, b)控制制备的气泡的密度和尺寸。(c)不同条件下制备气泡高度的统计图。(d, e)质子与氘核在相同条件下的光学照片，存在明显的同位素效应。(f)石墨中的生成速率图，最大速率约为470 s-1μm-2。

该工作由南京大学高力波课题组、奚啸翔课题组和王雷课题组合作完成。南京大学高力波教授负责课题的总体构思、实验设计以及样品的制备和表征，奚啸翔教授负责文章中低温拉曼部分，王雷教授负责文章中石墨和hBN样品的制备。南京大学物理学院副研究员徐洁、博士研究生刘伟林和唐文娜为论文的共同第一作者，南京大学物理学院高力波教授和博士后袁国文为论文的共同通讯作者。该工作感谢固体微结构物理国家重点实验室、人工微结构科学与技术协同创新中心的大力支持，以及国家自然科学基金委的经费资助。

审核编辑：刘清