他们通过研究发现采用含氮分子吡啶作为碳氮源利用吡啶分子在铜箔表面的催化脱氢自组装可以将氮掺杂石墨烯的生长温度降低到300℃。制备的高含氮量掺杂石墨烯具有四边形形貌特征（图3），呈现阵列型排列，且具备高质量的单晶结构。得到的氮掺杂石墨烯无论在空气条件下还是在真空条件下均表现出稳定的n-型特征，其迁移率可以达到53.5−72.9 cm²/Vs，高于文献报道高温条件下制备的氮掺杂石墨烯。本方法与目前主流氮掺杂石墨烯的制备方法相比具有四边形形貌的单晶陈列，高含氮量，低温及n-型性能稳定等显著特征。该研究成果发表于《美国化学会会志》（JACS，2012，134，11060）上。

图3 掺氮石墨烯的形貌特征

    喷墨打印技术图案化石墨烯电极。咖啡环效应（coffee-ring effect）是指溶液或悬浊液液滴在固体表面挥发干之后，有时会在液滴的边缘形成环状污迹的现象。当采用溶液法成膜时，咖啡环效应常常引起薄膜的均匀性下降，因此科学家们一直研究并试图消减这种效应。最近他们巧妙地利用咖啡环效应，大大提高喷墨打印技术（inkjet printing）的分辨能力，而分辨能力常常被认为是制约喷墨打印技术应用的一个瓶颈。这项新方法他们称为咖啡环平面印刷术（coffee-ring lithography），可被用来制备短沟道的石墨烯电极。

    通过喷墨打印机和咖啡环平面印刷术（实验过程见图4），他们制备出沟道长度1-2微米的石墨烯电极。基于这种高分辨石墨烯电极，他们还制备了有机场效应晶体管（并五苯饱和区迁移率0.2 cm²/Vs）和互补性倒相器（增益22）。这种新方法提示人们如何进一步的提高溶液法加工技术的加工精度，并且给出了一种方便的途径进行石墨烯的图案化。相关工作发表在《先进材料》（Adv. Mater., 2012, 24, 436）上。

图4 喷墨打印技术图案化石墨烯电极

    定量分析了第一分子层在有机场效应晶体管中的作用。他们制备了基于石墨烯电极的高性能的单分子层和多层p型并五苯和n型苝酰亚胺场效应晶体管（图5），并证实了第一分子层在薄膜生长和器件传输性质中起到的重要作用。他们获得了有关扩散动力学和薄膜形貌随着衬底温度变化的关系，发现了两种分子生长模式的转变，以及不同的扩散活性，进而加深了对热动力学控制的有机分子生长的了解。同时，他们发现高质量的第一分子层有利于晶体管器件整体性能的提高。因此，获得连续性好的，有序性高的第一分子层，也是获得高性能的有机场效应晶体管的重要途径。相关研究发表在近期的《先进材料》（Adv. Mater., 2012, 24, 1471）上。

图5 有机场效应晶体管中的第一分子层的作用

    多层石墨烯修饰导电原子力显微镜针尖。他们发现借助多层石墨烯修饰的导电AFM针尖，相比于传统的金导电针尖，能够获得高性能的，重复性高的分子结（图6）。通过对硫醇分子结的电荷传输行为的表征，他们发现由石墨烯修饰的针尖构建的硫醇分子结的电阻差异性只有2左右，而金导电针尖测得的硫醇分子结的电阻差异性最大达到了3个量级。结果表明石墨烯修饰针尖有利于降低金导电针尖上的污染程度，从而获得重复性好的分子结。他们进一步发现石墨烯修饰的针尖具有出色的操作稳定性，连续3600s的长时间操作，基于此针尖的硫醇分子结的电流略微降低。相比于金导电针尖，石墨烯修饰的针尖不易磨损，连续操作12小时后，分子结的电流无明显变化。同时，他们将石墨烯修饰的针尖放置于空气中60天后，发现基于烷基硫醇分子结的电阻差异性并无多大变化。这一结果说明石墨烯修饰的针尖的空气稳定性十分出色，相比于金导电针尖不易氧化，进一步证明了石墨烯修饰的针尖可以作为一种研究分子结的电学性质的有效工具。相关研究发表在近期的《先进材料》（Adv. Mater. 2012, 26, 3482）上，并被该杂志选为frontispiece。Wiley出版社在Materials Views（中国）网站报道了该结果。

图6 多层石墨烯针尖用于表征硫醇分子结

    近期，他们应Acc. Chem. Res.杂志的邀请，撰写了“Controllable Chemical Vapor Deposition Growth of Few Layer Graphene for Electronic Devices”的述评（DOI:10.1021/ar300103f）。主要基于他们自己的研究结果分别就少数层石墨烯的可控制备，图案化生长，掺氮石墨烯，模板法制备石墨烯带，无金属催化剂生长多晶石墨烯，以及基于少数层石墨烯制备的电子器件，包括场效应晶体管，纳米机电开关等进行了评述，并就目前存在的关键科学和技术难题，今后的发展方向和前景提出了他们的看法。