汤怒江老师组的许永杰博士等人在碳材料氟化过程中产生碳空位研究方面取得进展

氟化作为一种sp3型官能化手段，可以在本征抗磁的石墨烯中引入局域自旋及打开石墨烯的带隙。因此，通过氟化有效调节石墨烯的磁性及半导体性质有望实现其在自旋电子学及自旋半导体器件方面的应用。然而，人们对于石墨烯的氟化机制的固有认识是：一个F原子键合一个碳原子并在碳网络基面的垂直方向上形成1个CF官能团。调节物性的固有认识是：通过改变氟化度（即：CF官能团的含量）来调节石墨烯的性质。

最近，汤怒江老师组的许永杰博士等人在石墨烯氟化过程中产生碳空位的研究方面取得进展。他们组前期在氟化缺陷型石墨烯时发现：空位的存在阻碍了F原子的团簇化，进而极大地提高了氟诱导磁的效率（ACS Nano 2013, 7, 6729-6734）。在此基础上，他们进一步对多维度的碳材料的氟化机制进行深入而系统的研究，发现：i）在石墨烯的氟化过程中会在其基面上产生碳空位，且空位由边缘型CF2官能团所修饰；且该现象还会普遍存在于石墨、碳纳米管和富勒烯等多维碳材料中；ii）通过调节氟化条件（氟化压力和温度）能够对边缘型CF2官能团的浓度进行调节。此外，他们以氟化石墨烯为例展示了两种具有不同边缘型CF2官能团浓度的半氟化石墨烯在打开带隙和磁性方面的显著差异，发现：边缘型CF2官能团浓度越高打开的带隙更大且磁诱导效率更高。该工作打破了人们对于氟化机制及氟化调控石墨烯物理性质的两个固有认知，对氟化碳材料的微结构及性质的调控理论及实验研究均具有一定的参考价值。

相关研究成果以《Universal Fluorination-Created Edge C-F Groups in Networks of Multidimensional Carbon Materials》为题发表在J. Phys. Chem. Lett. 2021, 12, 7026-7033上。