石墨烯是一种由碳原子组成的单层平面晶体结构，具有出色的物理和化学性质，是材料科学中备受关注的研究领域之一。1947年，Wallace首次描述了单层石墨的概念，但由于当时缺乏实验方法，这一想法并没有得到证实。1962年，化学家Hanns-Peter Boehm在石墨表面上观察到了单层碳原子的存在，这为石墨烯的研究提供了一定的证据。2004年，安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫等科学家在一篇文章中首次成功制备出石墨烯，并证明了石墨烯的单层结构和独特的物理和化学性质。这一发现引起了广泛的关注，为石墨烯研究开辟了新的方向。

2010年，诺贝尔物理学奖授予了安德烈·盖姆、康斯坦丁·诺沃肖洛夫和菲利普·华伦伯格，以表彰他们对石墨烯的研究。

随着石墨烯研究的不断深入，科学家们开始探索石墨烯在电子学、催化、传感、生物医学和纳米材料等领域的应用。石墨烯的独特性质和广泛应用前景，使得它成为材料科学和纳米科技领域的热门研究方向。

1. Nature Materials：新材料让量子计算机量产更进一步

最近，宾夕法尼亚州立大学的Zhu Jun领衔的国际联合团队实现了(Bi,Sb)₂Te₃/石墨烯/镓（BST/Gr/Ga）异质结构的生长。在两个异质结面实现了原子级别的尖锐层，促进了源于镓膜的超导近邻效应。同时，开发出一种无光刻的范德华隧道结，并且在一个5-10层BST/Gr/Ga结构的狄拉克表面态形成了稳定的、近邻效应诱导的超导间隙。单个Abrikosov涡旋的存在表明了离散的电导变化。第一作者为Li Cequn，通讯作者为Zhu Jun教授。相关文章以“Proximity-induced superconductivity in epitaxial topological insulator/graphene/gallium heterostructures“为题发表在Nature Materials上，宾夕法尼亚州立大学的官网也报道了这一重要进展，该成果为实现量子计算机的规模化应用找到了一种可实现晶圆级量产的材料体系。

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2. 这篇AM有点东西，掺杂石墨烯量子点实现高效电催化制备H2O2！

近日，南京林业大学蒋剑春院士、范孟孟副教授联合上海大学王亮教授，美国辛辛那提大学邬静杰教授设计了各种掺杂和功能化的石墨烯量子点（GQDs）来揭示ORR生成H₂O₂的碳材料的关键活性位点。DFT的计算预测，边缘N、B掺杂剂对和进一步的-OH功能化B（N-B-OH）的边缘结构是一个通过2e^-途径的ORR活性中心。为了验证上述猜想，研究人员通过-NH₂边缘功能化GQDs与H₃BO₃的水热反应设计并合成了具有N-B-OH富集密度的GQDs（NBO-GQDs），形成了含有N-B-OH结构的六元杂环。当NBO-GQDs分散在导电碳基底上时，NBO-GQDs在旋转环盘电极装置中的碱性溶液中在0.7V-0.8V下显示出超过90%的H₂O₂选择性。经过12 h的稳定性试验，选择性仍保持初始值的90%。在流动池装置中，H₂O₂的生产速率高达709 mmol g_catalyst^-1 h^-1，优于大多数报道的碳基和金属基电催化剂。这项工作为可持续生产H₂O₂的高效碳基催化剂的设计提供思路。相关研究成果以“N-B-OH site-activated graphene quantum dots for boosting electrochemical hydrogen peroxide production”为题发表在国际知名期刊Adv. Mater.上，范孟孟副教授为本文的并列第一作者兼通讯作者。

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3. 南开大学陈永胜Adv. Mater.：原位制备高性能石墨烯/双极性聚合物杂化电极

南开大学陈永胜教授团队设计了一种新的两极型聚合物Fc-DAB，并与三维石墨烯（3DG）原位聚合，制备了一种混合材料（Fc-DAB@3DG）。Fc-DAB具有稳定的聚合物骨架和多个氧化还原活性位点，可以同时提高稳定性和容量。嵌入的高导电性3DG网络赋予Fc-DAB@3DG由于具有稳定的导电骨架、大的表面积和多孔形态，因此可以实现快速的离子/电子扩散，从而提高活性位点的利用率和电化学性能。因此Fc-DAB@3DG正极在25 mA g^-1下提供约260 mA h g^-1的容量，在2000 mA g^-1条件下超过15000次循环的超长循环寿命，每次循环的保持率为99.999%，具有显著的倍率性能。使用这种材料制造的准固态锂金属电池和全电池也表现出优异的电化学性能。相关研究成果以“An in-situ Fabricated Graphene/bi-polar Polymer Hybrid Material Delivers Ultra-long Cycle Life over 15,000 cycles as a High-performance Electrode Material”为题发表在国际知名期刊Adv. Mater.上，论文的第一作者为南开大学博士研究生赵阳。

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4. 兰州大学张强强教授最新Adv Mater：具有可调负热膨胀的轻质3D石墨烯超材料

在这项研究中，兰州大学张强强教授课题组通过化学交联有序组装2D石墨烯基元，并在正交双梯度温度场调控下，采用双曲取向冷冻的策略制备了一种具有可调负热膨胀性能的3D石墨烯超材料(GM)。作为3D GM的基本构建单元，石墨烯片表现出异常的热致收缩变形效应(NTE)，其热膨胀系数为(-6.12±0.28)×10^-6。经数值模拟和实验研究相互印证，表明NTE效应可以成功从二维石墨烯基元拓展至三维石墨烯结构。此外，由于NTE效应具有对微结构主应力/应变的可控释放能力，可通过多尺度结构设计和优化实现3D GM所具有NTE性能的编码调控。同时，3D GM在热-力耦合条件下表现出了高热稳定性，同时保持了理想的结构鲁棒性和抗疲劳性，使该超材料在保护表皮、热致动器、智能开关和填料等方面具有广阔的应用前景。相关论文以题为：“Lightweight 3D Graphene Metamaterials with Tunable Negative Thermal Expansion”发表在ADVANCED MATERIALS上。

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5. 程春&牛树章AEnM：有机低共熔混合物结合氧化石墨烯片作为亲锂人工保护层助力无枝晶锂金属电池

近日，南方科技大学程春和深圳技术大学牛树章等人通过将氧化石墨烯片与1，4-苯醌和双(三氟甲烷)磺酰胺锂盐的液态有机低共熔混合物结合来制备GO-BQ@LiTFSI (GBL)中间层。由于这些功能材料的特殊优点，这种结合赋予GBL中间层丰富的亲锂活性位点、良好的离子导电性、优异的热稳定性和与电解质的相容性。因此，GBL有效地促进了低过电位下锂的均匀成核，并调节了锂离子通量，导致了平面锂金属的形成。在Li||Li对称电池中使用GBL中间层后，在3mA cm^-2的电流密度和3 mAh cm^-2的容量下实现了600 h的高电化学稳定性。值得注意的是，这种改进使阴极质量负载约为6mg cm^-2的Li||LiFePO₄全电池在1C下循环1600次，高容量保持率为95.23%。

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6. 中国地质大学余家国&张留洋AM：石墨烯造孔结合原位生长Co3Se4用于高性能钠离子电池

近日，中国地质大学余家国教授和张留洋教授课题组通过结合热刻蚀法和原位转化策略合成了由含孔石墨烯（holey graphene, HG）和在其孔洞附近均匀分布的Co₃Se₄纳米颗粒组成的纳米杂化物。HG中的孔洞为电解质离子开启了纵向扩散通道，缩短了其在电极材料中的扩散距离。Co₃Se₄/HG材料兼具出色的倍率性能和循环性能，在5.0 A g^-1下容量达到519.5 mAh g^-1，在2.0 A g^-1下循环1000次后仍能保持464.3 mAh g^-1。该研究成果以“Pore Perforation of Graphene Coupled with In Situ Growth of Co₃Se₄ for High-Performance Na-Ion Battery”为题发表在知名期刊Advanced Materials上。

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7. 北清联手Nat Methods：超平整石墨烯制备均匀的薄冰用于高分辨率冷冻电镜结构分析

北京大学彭海琳、韦小丁，清华大学王宏伟及刘楠等联合发现样品支持膜的平整度对薄冰层的均匀性有影响，并提出了一种使用超平石墨烯（UFG）作为cryo-EM样品制备支撑膜的方法，以实现更好的玻璃态冰厚度的控制。他们使用UFG制备的均匀薄冰提高了冷冻样品的成像质量，成功地测定了三个分子量较小的生物样品，血红蛋白、α胎蛋白和链霉亲和素的三维结构，分辨率分别达到3.5 Å，2.6 Å和2.2 Å。相关成果以“Uniform thin ice on ultraflat graphene for high-resolution cryo-EM”发表在Nature Methods上。

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8. Nature Materials：纳米金刚石非相干嵌入无序多层石墨烯组成的超导原位复合材料

近日，清华大学李晓雁教授，燕山大学田永君院士，赵智胜教授，丹麦奥尔堡大学的岳远征教授联合报道了一种原位复合材料。在一个狭窄的温度-压力范围内通过精准控制将非晶碳转化为金刚石的程度，合成了一种由均匀分散在无序多层石墨烯中的超细纳米金刚石组成的原位复合材料。这种复合材料具有非相干界面，其努氏硬度高达53GPa，抗压强度高达54GPa和室温下高达670-1240Sm^-1的电导率。通过原子解析界面结构和分子动力学模拟，发现非晶碳通过碳原子的局部重排和扩散驱动生长的成核过程转变为金刚石，这与石墨转变为金刚石不同。类金刚石和类石墨之间的复合极大地提高了复合材料的机械性能，这种新型的超硬、超强导电元素碳复合材料的综合性能优于已知导电陶瓷和C/C复合材料。相关研究成果以“Ultrastrong conductive in situ composite composed of nanodiamond incoherently embedded in disordered multilayer graphene”为题发表在Nature Materials上。

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9. 冯新亮Nat. Mater.：从分子石墨烯纳米带溶液中制备出高洁净度的单电子晶体管

近日，德国马克斯普朗克微结构物理研究所冯新亮团队和英国牛津大学的Lapo Bogani团队合作开展的研究取得了新的进展。研究人员通过边缘功能化的方法，成功增强了石墨烯纳米带的溶解度，并制备出了具有高洁净度和尖锐单电子特征的传输器件。值得一提的是，强电子-振子耦合现象也导致了显著的Franck–Condon封锁效应，边缘的原子定义可以实现对相关横向弯曲模式的识别。这些研究结果展示了分子石墨烯如何直接从溶液中产生异常干净的电子器件，并且电子特征的尖锐性为在原子精确的石墨烯纳米结构中利用自旋和振动性质提供了新的道路。

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