石墨烯是一種神奇的二維材料，自2004年首次從石墨中分離出來以來，已被廣泛應(yīng)用于能源、建筑等領(lǐng)域。據(jù)計算，石墨烯的耐磨性是鋼的200倍。石墨烯聽起來似乎很完美，但實際上并非如此。這種碳的二維同素異形體的孤立樣品并不是完全平整的， 其表面呈波紋狀。

石墨烯還可能存在結(jié)構(gòu)缺陷，在某些情況下，這些缺陷會對其功能造成損害，而在其他情況下，這些缺陷對其所選擇的應(yīng)用至關(guān)重要。這意味著，通過控制缺陷的實施，可以對石墨烯二維晶體的理想特性進行微調(diào)。

塞爾維亞貝爾格萊德大學(xué)溫查核科學(xué)研究所的米利沃耶·哈季約伊奇和馬爾科·喬西奇研究了光子穿過石墨烯時的彩虹散射，以及它如何揭示這種神奇材料的結(jié)構(gòu)和缺陷。

雖然還有其他研究石墨烯瑕疵的方法，但這些方法都有缺點。例如，拉曼光譜無法區(qū)分某些缺陷類型，而高分辨率透射電子顯微鏡能以出色的分辨率表征晶體結(jié)構(gòu)缺陷，但其使用的高能電子會使晶格退化。

“彩虹效應(yīng)在自然界中并不罕見。在原子和分子散射中也發(fā)現(xiàn)了彩虹效應(yīng)。它是在薄晶體的離子散射實驗中被探測到的。我們從理論上研究了低能質(zhì)子在石墨烯上的散射，證明彩虹效應(yīng)也發(fā)生在這一過程中?！毕嚓P(guān)研究人員說，“此外，我們還證明，可以通過質(zhì)子彩虹散射效應(yīng)研究石墨烯結(jié)構(gòu)和熱振動?！?/p>

二人利用一種稱為彩虹散射的過程，觀察了質(zhì)子穿過石墨烯時所產(chǎn)生的衍射以及所形成的“彩虹”圖案。

研究人員對衍射圖樣進行了特征描述，發(fā)現(xiàn)完美的石墨烯呈現(xiàn)出彩虹圖案，其中中間部分是一條單線，內(nèi)部部分呈現(xiàn)出六邊形對稱圖案，而不完美的石墨烯則不具備這種對稱性。

科學(xué)家們還得出結(jié)論，特定的缺陷類型會產(chǎn)生各自不同的彩虹圖案，這可以在未來的研究中用于識別和表征石墨烯樣品中的缺陷類型。

哈季約伊奇總結(jié)說：“我們的方法相當(dāng)獨特，有可能成為石墨烯和類似二維材料的一種有用的補充表征技術(shù)?！?（綜合整理報道）（策劃/羅媛）