Structure of graphene and its disorders: a review
Source abstract
Abstract
Monolayer graphene exhibits extraordinary properties owing to the unique, regular arrangement of atoms in it. However, graphene is usually modified for specific applications, which introduces disorder. This article presents details of graphene structure, including sp2 hybridization, critical parameters of the unit cell, formation of σ and π bonds, electronic band structure, edge orientations, and the number and stacking order of graphene layers. We also discuss topics related to the creation and configuration of disorders in graphene, such as corrugations, topological defects, vacancies, adatoms and sp3-defects. The effects of these disorders on the electrical, thermal, chemical and mechanical properties of graphene are analyzed subsequently. Finally, we review previous work on the modulation of structural defects in graphene for specific applications.
Source: europepmc · Quality: candidate unverified · Source record ↗
Research context
OpenAlex topics: Graphene research and applications · Carbon Nanotubes in Composites · Advancements in Battery Materials
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
The State Key Laboratory of Ultraprecision Machining Technology, Department of Industrial and Systems Engineering, The Hong Kong Polytechnic University, Kowloon, Hong Kong
Funding
Research Grants Council of the Hong Kong Special Administrative Region of the People’s Republic of China
References (100+)
Show source-provided references
1. 10.1103/PhysRev.71.62210.1103/PhysRev.71.622 ↗
2. 10.1103/PhysRevB.33.326310.1103/PhysRevB.33.3263 ↗
3. 10.1103/PhysRev.176.25010.1103/PhysRev.176.250 ↗
4. 10.1016/0039-6028(92)90183-710.1016/0039-6028(92)90183-7 ↗
5. 10.7209/tanso.1997.23510.7209/tanso.1997.235 ↗
6. 10.1126/science.110289610.1126/science.1102896 ↗
7. 10.1038/nmat184910.1038/nmat1849 ↗
8. 10.1073/pnas.050284810210.1073/pnas.0502848102 ↗
9. 10.1038/nature0554510.1038/nature05545 ↗
10. 10.1038/nature0423310.1038/nature04233 ↗
11. 10.1038/nature0423510.1038/nature04235 ↗
12. Blake P · Appl Phys Lett · 2007 · 9110.1063/1.2768624 ↗
13. 10.1021/nl071168m10.1021/nl071168m ↗
14. 10.1126/science.115799610.1126/science.1157996 ↗
15. 10.1021/nl073187210.1021/nl0731872 ↗
16. 10.1103/PhysRevLett.100.01660210.1103/PhysRevLett.100.016602 ↗
17. 10.1038/nature0771910.1038/nature07719 ↗
18. 10.1126/science.115887710.1126/science.1158877 ↗
19. 10.1021/nl800957b10.1021/nl800957b ↗
20. 10.1021/nl802558y10.1021/nl802558y ↗
21. 10.1126/science.117124510.1126/science.1171245 ↗
22. 10.1002/smll.20110130510.1002/smll.201101305 ↗
23. 10.1021/acs.nanolett.5b0193610.1021/acs.nanolett.5b01936 ↗
24. 10.1038/nmat359810.1038/nmat3598 ↗
25. 10.1021/nl072838r10.1021/nl072838r ↗
26. 10.1038/nphoton.2010.18610.1038/nphoton.2010.186 ↗
27. 10.1039/C7CS00904F10.1039/C7CS00904F ↗
28. 10.1016/j.snb.2015.04.06210.1016/j.snb.2015.04.062 ↗
29. 10.1016/j.rser.2015.09.00410.1016/j.rser.2015.09.004 ↗
30. 10.1021/nn203507y10.1021/nn203507y ↗
31. 10.1364/OL.38.00262510.1364/OL.38.002625 ↗
32. 10.1016/j.surfcoat.2014.09.03410.1016/j.surfcoat.2014.09.034 ↗
33. 10.1364/OL.42.00136910.1364/OL.42.001369 ↗
34. 10.1016/j.applthermaleng.2017.04.15910.1016/j.applthermaleng.2017.04.159 ↗
35. 10.1016/j.apsusc.2017.11.05010.1016/j.apsusc.2017.11.050 ↗
36. 10.1016/j.addr.2016.04.00910.1016/j.addr.2016.04.009 ↗
37. 10.1016/j.jechem.2017.09.03410.1016/j.jechem.2017.09.034 ↗
38. 10.1039/C7CS00160F10.1039/C7CS00160F ↗
39. 10.3390/s1701015510.3390/s17010155 ↗
40. 10.1039/C8EN00194D10.1039/C8EN00194D ↗
41. 10.1039/C5CS00021A10.1039/C5CS00021A ↗
42. 10.1016/j.pmatsci.2014.10.00410.1016/j.pmatsci.2014.10.004 ↗
43. 10.1021/nl301285310.1021/nl3012853 ↗
44. 10.1002/adma.20090438310.1002/adma.200904383 ↗
45. 10.1016/j.microrel.2010.12.00710.1016/j.microrel.2010.12.007 ↗
46. 10.1002/adma.20100106810.1002/adma.201001068 ↗
47. 10.1021/cr900070d10.1021/cr900070d ↗
48. Tian W · Micromachines · 2017 · 810.3390/mi8020039 ↗
49. 10.1016/j.jmst.2014.11.01910.1016/j.jmst.2014.11.019 ↗
50. 10.1021/nn102598m10.1021/nn102598m ↗
51. McCann E · Nanosci Technol · 2012 · 57 · 237
52. 10.1103/PhysRevB.66.03541210.1103/PhysRevB.66.035412 ↗
53. Saito R, Dresselhaus G, Dresselhaus MS. Physical properties of carbon nanotubes.Physical properties of carbon nanotubes. 1998.London: Imperial College Press.10.1142/p080 ↗
54. 10.1103/PhysRev.109.27210.1103/PhysRev.109.272 ↗
55. 10.1103/PhysRevLett.53.244910.1103/PhysRevLett.53.2449 ↗
56. 10.1103/PhysRevLett.61.201510.1103/PhysRevLett.61.2015 ↗
57. Mak KF · Phys Rev Lett · 2009 · 102
58. 10.1021/jp201761p10.1021/jp201761p ↗
59. 10.1021/jp711524y10.1021/jp711524y ↗
60. 10.1021/acs.nanolett.5b0191610.1021/acs.nanolett.5b01916 ↗
61. Gmitra M · Phys Rev B Condens Matter Mater Phys · 2009 · 8010.1103/PhysRevB.80.235431 ↗
62. 10.1021/jp800840410.1021/jp8008404 ↗
63. 10.1038/nchem.142110.1038/nchem.1421 ↗
64. Gui G · Phys Rev B Condens Matter Mater Phys · 2008 · 78
65. 10.1039/C5NR07755A10.1039/C5NR07755A ↗
66. 10.1021/nn304915810.1021/nn3049158 ↗
67. 10.1021/nl101066m10.1021/nl101066m ↗
68. 10.1002/adma.20120001110.1002/adma.201200011 ↗
69. 10.1021/nl902741x10.1021/nl902741x ↗
70. 10.1016/j.apsusc.2005.02.08310.1016/j.apsusc.2005.02.083 ↗
71. 10.1002/cphc.20150092610.1002/cphc.201500926 ↗
72. Neubeck S · Appl Phys Lett · 2010 · 9710.1063/1.3467468 ↗
73. 10.1021/nn100705n10.1021/nn100705n ↗
74. 10.1021/nn101920c10.1021/nn101920c ↗
75. 10.1103/PhysRevB.81.24540810.1103/PhysRevB.81.245408 ↗
76. 10.1088/1367-2630/11/2/02300610.1088/1367-2630/11/2/023006 ↗
77. 10.1021/nl900927f10.1021/nl900927f ↗
78. 10.1038/nmat301010.1038/nmat3010 ↗
79. 10.1126/science.116686210.1126/science.1166862 ↗
80. 10.1038/nmat237810.1038/nmat2378 ↗
81. 10.1021/nl061703310.1021/nl0617033 ↗
82. 10.1002/smll.20100009710.1002/smll.201000097 ↗
83. 10.1007/s12274-010-1015-310.1007/s12274-010-1015-3 ↗
84. 10.1021/jp205671r10.1021/jp205671r ↗
85. 10.1126/science.116699910.1126/science.1166999 ↗
86. 10.1021/nl102526s10.1021/nl102526s ↗
87. 10.1021/acsnano.5b0261710.1021/acsnano.5b02617 ↗
88. 10.1038/nmat237810.1038/nmat2378 ↗
89. Phark SH · Phys Rev B Condens Matter Mater Phys · 2012 · 8610.1103/PhysRevB.86.045442 ↗
90. 10.1021/nn500583a10.1021/nn500583a ↗
91. 10.1002/sia.358310.1002/sia.3583 ↗
92. 10.1038/nmat283010.1038/nmat2830 ↗
93. 10.1126/science.119689310.1126/science.1196893 ↗
94. 10.1016/j.ssc.2007.03.05210.1016/j.ssc.2007.03.052 ↗
95. 10.1016/j.physrep.2009.02.00310.1016/j.physrep.2009.02.003 ↗
96. 10.1038/nnano.2010.19210.1038/nnano.2010.192 ↗
97. 10.1039/c2nr30770g10.1039/c2nr30770g ↗
98. 10.1021/ja300811p10.1021/ja300811p ↗
99. 10.1021/nn405122r10.1021/nn405122r ↗
100. 10.1038/ncomms900610.1038/ncomms9006 ↗