我院广东省量子调控工程与材料重点实验室青年拔尖人才徐小志研究员与上海科技大学Zhu-Jun Wang教授、北京大学刘开辉教授、韩国蔚山科学技术学院丁峰教授合作，在低维材料的限域催化研究方面取得重要进展，原位发现了石墨烯在限域空间里的反常刻蚀、再生长行为。该研究成果以“Visualizing the anomalous catalysis in two-dimensional confined space”为题，于5月31日发表在国际权威期刊《Nano Letters》上。论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.2c00549。

二维限域空间具有原子尺度的间隙、强的物质相互作用和独特的纳米微环境。这种限域空间里往往可以允许常规条件下不能发生的反应，因此，在材料科学和催化等领域具有巨大的潜力。为了进一步探索其在催化领域中的应用，研究和理解二维限域系统中的真实催化行为是极其必要的。然而，到目前为止，对受限催化过程的理解仍然是基于结果反馈的后期分析，缺乏原位可视化研究技术及体系。

研究组采用双层石墨烯与铜基底构成的二维限域系统作为研究模型，原位可视化地研究了其反常的刻蚀与生长行为：（1）被铜和上层石墨烯限制的下层石墨烯出现了有趣的反常刻蚀行为（比上层石墨烯的蚀刻速度快十倍以上）；（2）在较低的温度下（~530 ℃），下层被蚀刻的碳可以在受限的界面内传输，并以非常高的效率（约12%）转移到上层石墨烯晶格，实现了在无碳源供给情况下的石墨烯生长。该研究工作揭示了二维限域空间中反常催化的动态过程，为受限体系下的催化研究提供了直接证据，从而为未来高效催化剂的设计铺平了道路。

Zhu-Jun Wang教授、我院硕博连读研究生梁智华、韩国基础科学研究院孔潇为论文共同第一作者，徐小志研究员、刘开辉教授、丁峰教授为共同通讯作者，华南师范大学为第一单位。徐小志研究员是我院2019年引进青年拔尖人才，主要从事低维材料与表面物理研究。以通讯作者/第一作者发表文章包括Nature（2篇）、 Nature Nanotechnology（2篇）、 Nature Chemistry、Advanced Materials、Nano Letters、Science Bulletin等，曾获得“广东省杰出青年基金”“广东省重点研发计划”、“中国十大新锐科技人物”等资助或奖励。该研究得到了广东省杰出青年基金、广东省重点领域研发计划、物理一流学科等经费的支持。

图一 原位观察限域空间内石墨烯的反常刻蚀行为