杂原子掺杂是调控石墨烯纳米带能带结构的有效手段。氮原子因其有趣的电子特性被人们广泛用于石墨烯纳米带的掺杂体系当中。然而，不同氮原子掺杂位点（石墨氮和吡啶氮）对石墨烯纳米带能带结构的调控作用，目前尚未给出十分明确的机理解释。
近日，昆明理工大学蔡金明教授团队和吉林大学陈龙教授课题组合作，利用氮掺杂前驱体分子成功在Au（）表面合成了多位点氮掺杂的石墨烯纳米带（GNRs）。由于前驱体分子吸附构型的变化，合成的GNRs中含有两种类型的氮原子（吡啶氮和石墨氮）掺杂位置及三种不同的化学键类型（C-C键，C-N键及N-N键）。通过高分辨扫描隧道显微镜(HR-STM)和非接触原子力显微镜(NC-AFM)成像，精确识别并确定了三种类型的GNRs。电学性质的详细研究证实，与本征的GNRs相比，N原子掺杂后形成的GNRs（C-C键）会拓宽带隙，并在费米面位置引入新的缺陷态（C-N键和N-N键）。第一性原理计算表明，周期的C-N键和N-N键的GNRs呈现金属特性。
不同氮掺杂位点处的扫描隧道显微谱表明，吡啶氮会略微扩大GNR带隙，而石墨氮会在费米能级附近引入两个类金属性质的缺陷态。
DFT计算结果显示，由于吡啶氮原子作用在GNR外侧，其作用相当于碳原子加氢原子，故对该GNR的能带结构影响较小；而石墨氮原子作用在GNR内部，比被其替换的碳原子多一个电子，能对GNR的能带结构产生本质的影响（金属性）。
这项工作通过理论与实验结合，揭示了不同氮掺杂位点对GNRs能带结构调控作用的机质,为人们研究不同掺杂体系的GNRs提供了原子尺度上的分析与见解。
论文信息
On-surfaceSynthesisofNitrogen-dopedGrapheneNanoribbonwithMultipleSubstitutionalSites
YongZhang,JianchenLu,YangLi,BaijinLi,ZilinRuan,HuiZhang,ZhenliangHao,ShijieSun,WeiXiong,LeiGao,LongChen,JinmingCai
文章的第一作者是昆明理工大学的博士研究生张永，昆明理工大学卢建臣副教授，吉林大学李阳博士及昆明理工大学硕士研究生李佰锦为该工作的共同第一作者。
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DOI:10./anie.
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