悬浮石墨烯片的结构

石墨烯的近期发现引发了广泛关注，迄今为止的研究焦点集中在这种材料的奇特电子结构上，其中电荷载流子模拟无质量相对论粒子。然而，石墨烯的结构——单层碳原子密排成蜂窝晶格——同样令人困惑。一方面，石墨烯似乎是严格的二维(2D)材料，并展现出如此高的晶体质量，以至于电子可以在无散射的情况下传播亚微米距离。另一方面，根据理论和实验，完美的二维晶体在自由状态下无法存在。这通常通过以下事实得到调和：迄今为止研究的所有石墨烯结构都是更大三维(3D)结构的组成部分，要么由块体衬底支撑，要么嵌入3D矩阵中。在此，我们报告了在真空或空气中自由悬浮在微加工支架上的单个石墨烯片。这些膜仅有一个原子厚，但仍展现出长程晶体有序性。然而，我们通过透射电子显微镜(TEM)的研究揭示，悬浮石墨烯片并非完全平坦，而是表现出固有的微观粗糙化，使得表面法线变化数度，面外变形达到1纳米。原子级薄单晶膜为基础研究和技术创新提供了广阔空间，而观察到的第三维波纹可能揭示二维晶体稳定性背后的微妙原因。