摘要
缺陷对材料的功能和性能起着至关重要的作用，但经常缺乏对相关作用的理解。缺陷的浓度通常较低，使得理论研究往往较为困难，其中突出的例子是石墨烯等二维材料的拓扑缺陷。基于石墨烯的（光）电子器件的性能主要取决于接触电极的石墨烯/金属界面特性。这种界面特性，与石墨烯中普遍存在的拓扑缺陷的相关性问题，具有很大的现实意义，但目前还无法回答。
德国马尔堡-菲利普大学J. Michael Gottfried教授与吉森大学André Schirmeisen教授等课题组，将基于AMS软件BAND模块独有的周期性体系键能分解pEDA，以及描述化学键形成导致电荷转移情况的化学价自然轨道（NOCV）方法，结合分子模型系统的实验研究相结合，对Stone-Wales拓扑缺陷进行了研究。
研究表明，与常规石墨烯相比，嵌入的缺陷与铜表面之间的键合、电子转移得到显著增强。这些发现通过分子模型得到了实验证实，其中S-W缺陷以天青烯代表，理想的石墨烯结构使用其异构体芘代表。实验相互作用能、电子结构分析和吸附距离的差异，定量地证实了缺陷对键合的控制。
该研究揭示了缺陷对石墨烯/金属界面电子耦合的重要作用，并表明拓扑缺陷工程在性能控制方面的潜在应用价值。
参考文献
Topological Stone–Wales Defects Enhance Bonding and Electronic Coupling at the Graphene/Metal Interface, Benedikt P. KleinAlexander IhleStefan R. KachelLukas RuppenthalSamuel J. HallLars SattlerSebastian M. WeberJan HerritschAndrea JaegermannDaniel EbelingReinhard J. MaurerGerhard HiltRalf Tonner-ZechAndré Schirmeisen*J. Michael Gottfried*, ACS Nano, DOI: 10.1021/acsnano.2c01952