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近日，揚(yáng)州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院本科生科創(chuàng)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，銅襯底可以顯著降低氧化石墨烯（GO）上動態(tài)氧遷移的能壘，從而誘導(dǎo)GO成為一種動態(tài)共價材料。相比于無襯底時的GO，銅111面襯底與GO之間的電荷轉(zhuǎn)移顯著改善了其界面性質(zhì)，將質(zhì)子穿梭的能壘降低到熱擾動水平，同時還誘導(dǎo)了新的氧遷移路徑的產(chǎn)生。相關(guān)論文發(fā)表于英國皇家化學(xué)會旗下期刊《納米級視界》（Nanoscale Horizons）。
團(tuán)隊(duì)在2020年研究發(fā)現(xiàn)，在有水分子吸附時，GO能夠轉(zhuǎn)變?yōu)樽赃m應(yīng)動態(tài)共價材料。GO上的環(huán)氧和羥基官能團(tuán)在水分子的介導(dǎo)下，可以自發(fā)斷開或重組碳氧鍵，實(shí)現(xiàn)氧的動態(tài)遷移。這樣自發(fā)地動力學(xué)共價性質(zhì)使得GO在催化、生物傳感器、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域展現(xiàn)出極大地應(yīng)用潛能。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)樗肿訒σ恍┢骷ㄓ绕涫请娮釉O(shè)備）的正常工作產(chǎn)生影響，所以探索如何在無水或者少水情況下維持這種動力學(xué)性質(zhì)就顯得尤為重要。
在最新的研究成果中，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)銅襯底可以有效降低GO界面動態(tài)氧遷移的能壘。與獨(dú)立的GO相比，銅襯底支撐的GO上的動態(tài)氧遷移能壘顯著降低至小于或與熱擾動水平相當(dāng)。電荷密度差分、Bader電荷以及PDOS的分析證實(shí)了銅襯底與GO之間的電荷轉(zhuǎn)移極大地改變了GO的界面活性。此外，銅襯底和 GO 之間的晶格匹配誘導(dǎo)了發(fā)生在芳香環(huán)間位的新的氧遷移路徑，這是以前從未報道過的現(xiàn)象。
論文作者嚴(yán)子韓表示，作為一種簡單且易于實(shí)施的方法，未來可以通過襯底來調(diào)控二維界面活性從而使氧官能團(tuán)展現(xiàn)出對外界刺激的結(jié)構(gòu)適應(yīng)性，這也為實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的高性能傳感器、生物醫(yī)學(xué)設(shè)備和電子設(shè)備提供了科學(xué)指導(dǎo)。
相關(guān)研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、江蘇省自然科學(xué)基金以及國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目的資助。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1039/D2NH00041E
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