石墨烯，碳的層狀形式，很少會出現(xiàn)像鐵編織網(wǎng)一樣的完美的六原子環(huán)狀結(jié)構(gòu)。通過化學(xué)氣相沉積方法，通常會形成“疇”，或者多個片層分別從熱催化劑延伸生長后，重疊在一起。

    片層相遇的地方，原子間正常排序被打亂。因此，為了形成一個連續(xù)的石墨烯平面，原子間結(jié)構(gòu)必須調(diào)整。調(diào)整后形成一個界面，由不規(guī)則排列的五原子環(huán)和七原子環(huán)構(gòu)成，彌補取向角的改變。

    萊斯實驗室的理論物理學(xué)家Boris Yakobson通過計算，得出七個碳原子的環(huán)狀結(jié)構(gòu)會成為降低石墨烯強度的位置。但萊斯大學(xué)的新研究顯示，在某些情況下，蜿蜒的界面會起到多晶的強化作用，幾乎與原始石墨烯強度相同。

    根據(jù)萊斯大學(xué)科學(xué)家的計算，石墨烯中周期性的界面可能會提高其強度和半導(dǎo)體特性。

    同時，根據(jù)論文里的描述，它們也可以形成一個“足夠大的電子運輸缺口”，或稱為能帶隙。完美的石墨烯可以快速傳輸電，但是電子設(shè)備需要具有能控制電流開始和停止特性的材料，這類材料被稱為半導(dǎo)體。從石墨烯（和其他二維材料）中，獲得類似半導(dǎo)體特性是一個重要目標。

    發(fā)表在先進功能材料期刊的文章提到，Yakobson和Zhuhua Zhang的博士后研究小組發(fā)現(xiàn)，在某個角度上，這些“蜿蜒”的界面會釋放那些可能弱化片層的應(yīng)力。

    “如果界面附近的應(yīng)力被降低，石墨烯的強度會提高，” Zhang說，“但只適用于蜿蜒的界面。”

    Yakobson和他的團隊計算了晶界的機械強度，來確定它們彼此如何影響：哪些地方邊界傾向于連接，在拉力作用下，哪些位置會斷裂。界面可以通過形成位錯對環(huán)，來降低石墨烯片之間的界面能。對環(huán)通過一個碳原子從六原子環(huán)的位置移動到相鄰環(huán)的位置，形成一個五原子環(huán)和一個七原子環(huán)。

    有時疇的角度決定是形成蜿蜒的界面還是平直的界面。通過模擬這些蜿蜒的界面，Zhang和他的同事們計算它們的抗拉強度和帶隙特性。他可以確定在哪些地方是周期性的，即當它們的形狀沿邊界的長度方向重復(fù)時，這種特性適用于整個多晶片。

    值得注意的是，他所模擬的能量“擇優(yōu)”蜿蜒界面，對于對稱邊界來說，是一個近乎完美的匹配。透射電鏡圖像顯示帶有近似位錯排列的原子晶界結(jié)構(gòu)。觀測到的幾百個環(huán)里，只有一對環(huán)與不在原位，可能是由顯微鏡的電子束輻照引起的畸變。

    根據(jù)萊斯實驗室的預(yù)測，科學(xué)家將必須解決如何得到這種具有精確偏差的多晶石墨烯，但這是很難做到的事。

    “但是到目前為止，假設(shè)石墨烯可以通過預(yù)定晶粒取向在多晶金屬襯底上成核，那么出現(xiàn)的碳團簇便遺傳了底部模板的不規(guī)則性，”Yakobson說。