随着全球对可持续发展和环境保护的日益重视，生物质作为一种天然且丰富的碳源，逐渐成为研究热点。生物质包括植物叶片、草类、稻壳、咖啡渣、农业废弃物、食品生产废料和城市垃圾等，具有可再生、可降解和经济可行的特点。然而，如何将这些生物质资源转化为高效材料，尤其是用于传感技术的高性能材料，仍然是一个重要的研究方向。近年来，生物质衍生的石墨烯纳米材料和金属有机框架（MOFs）因其稳定性、可再生性和经济性，逐渐成为传感应用中的重要材料。石墨烯和MOFs具有高表面积、优异的光学和电学特性、生物相容性和稳定性，使其在传感技术中表现出巨大的潜力。然而，传统的合成方法往往需要使用有毒化学物质和能源密集型工艺，对环境造成负面影响。因此，开发绿色、可持续的合成方法，特别是利用生物质资源制备石墨烯和MOFs，成为当前研...

高性能宽带光学调制器的研究：基于石墨烯和六方氮化硼堆叠结构的创新设计 研究背景与问题提出 随着光通信技术的快速发展，电光调制器在现代电信系统中扮演着至关重要的角色。然而，如何在提高调制深度的同时降低插入损耗，一直是该领域面临的重大挑战。近年来，二维材料（如石墨烯、六方氮化硼 (h-BN) 和二硫化钼 (MoS₂)）因其独特的光电特性而受到广泛关注。特别是石墨烯，由于其高载流子迁移率、可调节的光学性质以及与表面等离子体激元（Surface Plasmon Polaritons, SPPs）的强相互作用，被认为是开发高性能光学调制器的理想材料。 尽管已有研究在基于石墨烯的光学调制器方面取得了一定进展，但这些器件往往存在调制深度不足或插入损耗过高的问题。此外，传统调制器的设计通常依赖于厚介质层，这...

基于石墨烯的可编程双偶极天线 学术背景 太赫兹（THz）频段（0.1至10 THz）因其独特的特性，在无线通信、高分辨率成像和人体中心通信等领域中引起了广泛关注。然而，太赫兹波在大气中的传播损耗较大，导致短距离通信成为其主要缺点之一。此外，设计和制造适用于太赫兹应用的设备也面临挑战，尤其是信号源的增益和覆盖范围问题。尽管如此，亚太赫兹频段为下一代无线通信系统提供了前所未有的机会，包括理论数据速率超过100 Gbps的信道容量、天线几何形状的显著小型化以及更高的空间分辨率。 为了克服这些限制，可重构天线（RAs）成为无线通信研究中的热门话题。传统的可重构天线通常通过PIN二极管、微机电系统（MEMS）开关等实现，但这些技术不适用于太赫兹频段。石墨烯作为一种二维材料，因其可调表面电导率和与其它组...

石墨烯/六方氮化硼莫尔超晶格中的扩展量子反常霍尔态 学术背景 近年来，拓扑平带中的电子行为引起了凝聚态物理领域的广泛关注。拓扑平带中的电子在强关联效应下可以形成新的拓扑态，这些态在零磁场下表现出量子反常霍尔效应（Quantum Anomalous Hall Effect, QAHE）。特别是，多层石墨烯与六方氮化硼（hBN）形成的莫尔超晶格系统为研究这些拓扑态提供了理想的平台。此前的研究表明，五层菱面体石墨烯（rhombohedral graphene, RG）与hBN的莫尔超晶格在约400毫开尔文的温度下表现出分数量子反常霍尔效应（Fractional Quantum Anomalous Hall Effect, FQAHE），这引发了关于其机制和莫尔效应作用的广泛讨论。 然而，关于这些拓...

无缝石墨烯自旋阀的构建：基于范德华磁体Cr₂Ge₂Te₆的邻近效应 研究背景与意义 石墨烯作为一种二维材料，因其优异的电子传输性能和长自旋扩散长度，在自旋电子学中具有重要的潜在应用价值。然而，石墨烯自身的自旋-轨道耦合（Spin-Orbit Coupling, SOC）和磁交换耦合（Magnetic Exchange Coupling, MEC）较弱，这限制了其在自旋信息生成和操控中的功能。而通过邻近效应（Proximity Effects），即利用与相邻材料的短程相互作用，可以在石墨烯中引入额外的物理性质，从而提升其自旋器件的性能。尽管此前研究已分别在石墨烯中实现了SOC和MEC的独立调控，但二者共存的案例尚未被明确验证。此外，完全依赖邻近效应构建一体化自旋电子器件仍是一个技术挑战。 近期...