概要
近期美国圣地亚哥州立大学与亚利桑那州立大学，发现一种以石墨烯 (Gr) 和玻璃碳 (GC) 作为基础构件，具有优异电学和电化学性能的混合材料。二维单层石墨烯以其高载流子迁移率、高双层电容和大表面积被认为是导电性的黄金标准。另一方面，GC 因其卓越的化学惰性、高机械刚度（在所有平面上）、良好的电气性能、高电化学稳定性（在 0.25 mC/cm 2下 ，大于 35 亿脉冲），非常高的电荷存储容量（61.5 mC/cm 2)，以及与光刻图案化相结合的快速表面电动力学，而被公认为电化学的黄金标准。然而，由于Gr 的单层厚度问题，以及因此而缺乏的三维性，使其在三维机械强度，特别是在横向方向上，存在严重缺陷。此外，对分子的不渗透性使其电荷存储能力有很多不足之处。
那么，是否可以进一步利用这两种碳同素异形体的独特优势，合成融合它们的最佳性能的新型混合材料？为了回答这个基本问题，并了解：
- (a) 这种混合材料的演化过程
- (b) 其真正的 3D 分子结构
- (c) 这种混合材料中活性官能团的类型和分布
作者使用了 ReaxFF 的经典分子动力学模拟能力。结合实验合成过程，以及全面的形态和表面材料表征，合成过程的分子动力学模拟，证明了多功能杂化材料的有效性和可行性。这项使用ReaxFF探索杂化材料的工作，特别是从高温环境中的碳同素异形体中发现杂化材料的工作，为实验和模拟方法开辟了新的研究方向，有助于建立碳同素异形体的各种研究之间的桥梁。
参考文献
S. Nimbalkar, R. Montgomery-Walsh, J. Bunnell, S. L. Galindo, B. K. Cariappa, A. Gautam, R. Arvizu, S. Yang, S. Kassegne, Carbon allotropes form a hybrid material: Synthesis, characterization, and molecular dynamics simulation of novel graphene-glassy carbon hybrid material, Carbon, Volume 196, Pages 1012-1023, 2022