石墨烯作为最早发现的典型二维材料,一直被期望用于电子、传感、储能和催化等领域。由于其较长的自旋寿命和有效的超精细相互作用,被认为是下一代自旋电子器件的后备材料,然而由于其缺乏局域磁矩,具有抗磁性,严重阻碍了其作为自旋电子候选材料的应用。为弥补这一缺憾,多年来研究人员一直试图将局域磁矩引入石墨烯结构,使其呈现铁磁性,尤其渴望得到室温铁磁性,因此在相关物理、化学和材料领域提出了一系列策略和途径,包括H原子吸附、官能团引入、原子掺杂和诱导缺陷等,但都法获得有效的室温铁磁性。
近日,郑州大学的许群教授团队利用超临界二氧化碳(SC CO2)成功地制备了具有宏观室温铁磁性的氧化石墨烯(GO)。实验和理论研究均表明,通过SC CO2制备的石墨烯会产生结构缺陷、引入含氧官能团,同时有效的含氧官能团会促进石墨烯层间粘连,对铁磁性产生起到关键作用。具体来说,由SCCO2携带H2O2,在石墨烯层间引入羟基和羰基等含氧基团,有效破坏了石墨烯的共轭大