科學研究：

研究方向：

主要從事碳納米材料的合成、組裝、物性與器件研究。

承擔科研項目情況：

承擔中科院“百人計劃”、物理所人才啟動計劃、“全國百篇優(yōu)秀博士畢業(yè)論文”資助課題、NSFC面上項目、科技部973項目等。

1． 國家自然科學基金項目：基于石墨烯材料的電、機械納米開關(guān)器件的制備與性能研究，2009。

2． 國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（973計劃）項目：CTM存儲材料的表征方法和性能研究，2009。

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科研成果：

1． 輕元素新低維納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑、調(diào)控及其物理特性研究 王恩哥; 白雪冬; 于杰; 馬旭村; 劉雙; 張廣宇; 王文龍; 許智; 郭建東; 吳克輝; 支春義; 鐘定永; 劉開輝; 呂文剛; 張文星 【科技成果】中國科學院物理研究所 2008-07-02

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發(fā)明專利：

1． 一種在各種基底上直接生長石墨烯的方法 張廣宇; 時東霞; 張連昌 【中國專利】中國科學院物理研究所 2011-11-30

2． 一種石墨烯納米圖案的加工方法 張廣宇; 時東霞; 史志文; 張連昌; 楊蓉 【中國專利】中國科學院物理研究所 2012-02-22

3． 基于分立式納米石墨烯浮柵的新型低壓高性能非易失性存儲器 張廣宇; 楊蓉; 時東霞 【中國專利】中國科學院物理研究所 2012-10-03

4． 石墨烯納機電系統(tǒng)開關(guān)器件 張廣宇; 時東霞; 史志文; 楊蓉; 王毅 【中國專利】中國科學院物理研究所 2011-03-30

5． 一種對石墨或石墨烯進行各向異性刻蝕的方法 張廣宇; 時東霞; 楊蓉; 王毅; 張連昌 【中國專利】中國科學院物理研究所 2011-03-30

論文專著：

在Science, Nature Nanotechnology, PNAS, Nano Letters, Advanced Materials, JACS等雜志上發(fā)表論文30余篇。

出版專著：

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發(fā)表英文論文：

1 S. Ma, Vadali. V. S. S. Srikanth, D. Maik, G. Y. Zhang, T. Staedler, and X. Jiang, "From carbon nanobells to nickel nanotubes", Appl. Phys. Lett. 94,013109 (2009)

2 Xiaoming Sun, Scott M Tabakman, Won-Seok Seo, Li Zhang, Guangyu Zhang, Sarah Sherlock, Lu Bai, Hongjie Dai. "Separation of Nanoparticles in a Density Gradient: FeCo@C and Gold Nanocrystals" Angew. Chem. Int. Ed. 1433-7851, 2009.

3 Z. Chen, S. M. Tabakman, A. P. Goodwin, M. G. Kattah, D. Daranciang, X. Wang, G.Y. Zhang, X.L. Li, Z. Liu, P. J. Utz, K. Jiang, S. Fan & H. Dai. “Protein microarrays with carbon nanotubes as multicolor Raman labels” Nature Biotechnology 26, 1285 （2008）

4 X. L. Li, G. Y. Zhang, X.D. Bai, X. M. Sun, X. R. Wang, E. G. Wang and H. Dai, Highly Conducting Graphene Sheets and Langmuir-Blodgett Films, Nature Nanotechnology 3, 538 (2008)

5 P. H. Tan, J. Zhang, X. C. Wang, G. Y. Zhang, E. G. Wang, Raman Scattering from an Individual Tubular Graphite Cone, Carbon 45, 1116 (2007)

6 M. Panzer, G. Y. Zhang, D. Mann, et al. Thermal properties of the aligned SWNT arrays, Journal of Heat Transfer 130, 052401 (2008)

7 G. Y. Zhang, X. R. Wang, X. L. Li, Y. R. Lu, A. Javey & H. Dai, Carbon Nanotubes: From Growth, Placement and Assembly Control to 60mV/decade and Sub-60 mV/decade FET Devices, IEDM (2006).

8 G. Y. Zhang, P. F. Qi, X. R. Wang, Y. R. Lu, X. L. Li, R. Tu, S. Bangsaruntip, D. Mann, L. Zhang & H. Dai, Selectively Etching of Metallic Carbon Nanotubes by Gas-phase Reaction, Science 314, 974 (2006).

9 G. Y. Zhang, P. F. Qi, X. R. Wang, Y. R. Lu, D. Mann, X. L. Li & H. Dai, Hydrogenation, Hydrocarbonation and etching of single walled carbon nanotubes, JACS 128, 6026 (2006).

10 G. Y. Zhang, D. Mann, L. Zhang, A. Javey, Y. M. Li, E. Yenilmez, Q. Wang, J. P. McVittie, Y. Nishi, J. Gibbons & H. Dai, Ultra-high-yield growth of vertical single-walled carbon nanotubes: Hidden roles of hydrogen and oxygen, PNAS 102, 16141 (2005).

11 G. Y. Zhang, X. D. Bai, E. G. Wang, Y. Guo & W. L. Guo, Monochiral tubular graphite cones formed by radial layer-by-layer growth, Phys. Rev. B 71, 113411 (2005).

12 G. Y. Zhang, X. Jiang & E. G. Wang, Self-assembly of carbon nanohelices: Characteristics and FEE properties, Appl. Phys. Lett. 86, 2646 (2004).

13 G. Y. Zhang, X. Jiang & E. G. Wang, Tubular Graphite cones, Science 300, 472 (2003).

14 G. Y. Zhang & E. G. Wang, Cu-encapsulated carbon nanotubes formed by simultaneous plasma-assisted copper incorporation, Appl. Phys. Lett. 82, 1926 (2003).

15 D. Y. Zhong, Z. G. Guo, J. Ma, M. M. Zhou, Y. K. Pu, S. Liu, G. Y. Zhang & E.G. Wang, Optical emission spectroscopy study of nitrogen influence on carbon nanotube growth, Carbon 41, 1827 (2003).

16 G. Y. Zhang, X. C. Ma, D. Y. Zhong & E. G. Wang, Polymerized carbon nitride nanobells, J. Appl. Phys. 91, 9324 (2002).

17 D. Y. Zhong, G.Y. Zhang, S. Liu, T. Sakurai & E. G. Wang, Universal Field Emission Model for Carbon Nanotubes on a Metal Tip, Appl. Phys. Lett. 80, 506 (2002).

18 Y.K. Pu, Z.G. Guo, Z. D. Kang, J. Ma, Z.C. Guan, G.Y. Zhang & E.G. Wang, Comparative Characterization of High-density Plasma Reactors using Emission Spectroscopy from VUV to NIR, Pure and Applied Chemistry 74, 459 (2002).

19 D. Y. Zhong, G. Y. Zhang, E. G. Wang, Q. Wang, H. Li & X. J. Huang, Lithium Storage in Polymerized Carbon Nitride Nanobells, Appl. Phys. Lett. 79, 3500 (2001).

20 X. D. Bai, D. Y. Zhong, G. Y. Zhang, X. C. Ma, Shuang Liu, E. G. Wang, Yan Chen & David T. Shaw, Hydrogen storage in carbon nitride nanobells, Appl. Phys. Lett. 79, 1552 (2001).

21 D. Y. Zhong, S. Liu, G. Y. Zhang & E. G. Wang, Large-scale well aligned carbon nitride nanotube films: low temperature growth and electron field emission, J. Appl. Phys. 89, 5939 (2001).

發(fā)表中文論文：

1 石墨烯納米結(jié)構(gòu)和器件 張廣宇 中國科學院物理研究所 【中國會議】中國真空學會2012學術(shù)年會論文摘要集 2012-09-21

2 石墨烯納米結(jié)構(gòu)及器件 張廣宇 中國科學院物理研究所納米物理與器件實驗室 【中國會議】中國化學會第28屆學術(shù)年會第4分會場摘要集 2012-04-13

3 取向碳納米管膜的大面積制備及其場發(fā)射性能的研究 葛頌; 馮孫齊; 俞大鵬; 張廣宇; 劉雙 北京大學物理學院; 人工微結(jié)構(gòu)和介觀物理國家重點實驗室; 北京大學物理學院; 中國科學院物理研究所; 表面物理國家重點實驗室; 表面物理國家重點實驗室 北京 【期刊】北京大學學報(自然科學版) 2003-05-20

4 一種新的納米結(jié)構(gòu)——管狀石墨錐 張廣宇; 王恩哥 中國科學院物理研究所表面物理國家重點實驗室、中國科學院國際量子結(jié)構(gòu)中心; 中國科學院物理研究所表面物理國家重點實驗室、中國科學院國際量子結(jié)構(gòu)中心 北京 【期刊】物理 2003-09-24

學術(shù)交流：

1 天津 第一屆石墨烯研討會，南開大學，2008

2 中國物理學會秋季學術(shù)會議，山東大學，2008

3 中德納米會，北京-昆明，2008

4 G. Y. Zhang, P. F. Qi, X. R. Wang, Y. R. Lu, X. L. Li, R. Tu, S. Bangsarantip, D. Mann, L. Zhang & H. Dai, Selective etching of metallic carbon nanotubes by gas-phase reaction, 4th Annual Foundations of Nanoscience Conference (07), Salt Lake City, April 18-21, 2007 (Keynote talk).

5 G. Y. Zhang, P. F. Qi, X. R. Wang, Y. R. Lu, X. L. Li, R. Tu, S. Bangsarantip, D. Mann, L. Zhang & H. Dai, High current all-semiconductor carbon nanotube electronics, APS March Meeting, Denver, March 5-9, 2007

6 G. Y. Zhang & X. Jiang, PECVD fabrication of carbon cones and helices on a metal tip,8th Applied Diamond Conference/NanoCarbon 2005 Joint Conference, Argonne National Laboratory, Chicago, May 15-19, 2005 (invited talk).

7 G. Y. Zhang, X. Jiang & E. G. Wang, A new nanostructure: Tubular Graphite Cones,1st Academic Forum for Chinese Doctoral Candidates, Beijing, China, Oct. 17-19, 2003.

8 G. Y. Zhang, X. Jiang & E. G. Wang, A new nanostructure: Tubular Graphite Cones, Chinese Physics Society (CPS) 2003 Fall Meeting, Hefei, China, Sep. 18-21, 2003.

9 G. Y. Zhang & E. G. Wang, A new method to filling the carbon nanotubes with copper, German-Chinese Symposium on Self-Organization of Functional Nanomaterials, Münster, Germany, May 27-29, 2002.

10 G. Y. Zhang, D. Y. Zhong, S. Liu & E. G. Wang, Polymerized carbon nitride nanobells and heterojunctions, The International Conference on Surface and Interface Science and Technology (SISE'2001), Shenzhen, China, July 31-Aug. 2, 2001.

榮譽獎勵：

1． 2004年入選54屆德國林島諾貝爾獎獲得者報告會中國學生代表。

2． 2004年獲中科院院長獎學金特別獎。

3． 2005年獲中科院50篇優(yōu)秀博士畢業(yè)論文獎。

4． 2006年獲全國百篇優(yōu)秀博士畢業(yè)論文獎。

5． 2008年入選中科院“百人計劃”。

6． 2010年獲北京科技獎一等獎。

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媒體報道：

石墨烯新勁旅

——記中國科學院物理研究所納米物理與器件實驗室張廣宇團隊

“1克石墨烯賣幾千元錢，比黃金還貴10倍�！边@是大眾對石墨烯價值的第一印象。然而，石墨烯作為一種新興材料，其研究和應用方面的價值遠不止“貴”而已。自從英國科學家安德烈•K•杰姆和克斯特亞•諾沃塞洛夫于2004年成功制備出石墨烯并憑借此項研究獲得2010年諾貝爾物理學獎后，石墨烯一夜之間成為科學界的研究焦點。

在石墨烯神奇的“王國”里，有一名來自中國的探索者——張廣宇，而他所帶領(lǐng)的團隊——中國科學院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家實驗室納米物理與器件實驗室N07組，也成為石墨烯研究隊伍中的一支新生力量。

1999年張廣宇從山東大學畢業(yè)，而后來到中國科學院物理所學習，在這里他遇見了改變他一生的伯樂——導師王恩哥院士。在王恩哥院士的指導下，張廣宇開始在納米材料研究領(lǐng)域開展研究工作，并取得了出色的研究成果，并先后獲得2004年中國科學院院長獎特別獎、2005年度中國科學院優(yōu)秀博士論文獎、2006年度全國百篇優(yōu)秀博士畢業(yè)論文獎和2010年北京科技獎一等獎。在這里他不僅確定了研究方向，也為今后的研究工作奠定了堅實的基礎(chǔ)。后來他又去納米科學界的著名研究組——美國斯坦福大學化學系戴宏杰研究組做博士后，從事單壁碳納米管電子學器件方面的研究工作。

“飲水思源”是張廣宇常說的一句話，2008年5月張廣宇入選中科院“百人計劃”，從國外歸來后，張廣宇再次回到了帶給他人生重大影響的中國科學院物理研究所，開始進行石墨烯的研究工作。站在新的起點，張廣宇揚起風帆，奮力前行。

2009年2月，中國科學院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家實驗室（籌）的納米物理與器件實驗室的N07課題組成立，張廣宇被賦予重任，擔任該課題組組長。課題組的研究興趣立足國家重大需求，著眼于國際前沿，主要集中在合成低維納米結(jié)構(gòu)、設(shè)計開發(fā)納米器件、研究器件性能并以此為基礎(chǔ)探索納米材料及器件的基礎(chǔ)物理性質(zhì)及其在信息和能源方面的潛在應用。

經(jīng)過短短兩年多的時間，張廣宇所率領(lǐng)的課題組一路發(fā)展壯大。到目前已經(jīng)發(fā)展壯大到有研究員2人，助研1人，博士后、碩博連讀生、博士生等13人，近兩年聯(lián)合培養(yǎng)學生2人及實習學生3人；從最初的毫無設(shè)備，發(fā)展到現(xiàn)今的擁有多套科研儀器，包括自主研發(fā)的遠程等離子體系統(tǒng), 化學氣相生長系統(tǒng), 電子束蒸發(fā)薄膜沉積系統(tǒng), 原子層薄膜沉積系統(tǒng), 以及從國外購買的光學顯微鏡，多功能掃描探針顯微鏡, 低溫真空四探針臺, 低溫強磁場電學輸運測量系統(tǒng)，和一系列高精度電子學測量儀表/器，已經(jīng)具備了從材料的制備與表征，到器件的加工和測試等一整套研究裝備。

而最令人折服的是這支年僅“兩歲”的團隊在專業(yè)領(lǐng)域所取得的成就令人矚目。針對國際上對大塊石墨烯的自上而下加工技術(shù)上的難題，他們首次成功實現(xiàn)了石墨烯的可控各向異性氣相刻蝕技術(shù)，并利用這種干法刻蝕技術(shù)結(jié)合電子束光刻技術(shù)首次實現(xiàn)了對石墨烯納米結(jié)構(gòu)的精確加工和剪裁，得到了近原子級規(guī)則的邊緣結(jié)構(gòu)。利用這些結(jié)構(gòu)可控的石墨烯納米結(jié)構(gòu)，他們研究了其電學和光學性質(zhì)，并應用于石墨烯基場效應管器件。對于石墨烯納米帶，他們從實驗上觀察到了此種結(jié)構(gòu)存在局域電子態(tài)和半金屬性，研究了電聲子相互作用和聲子振動對稱性，對深入理解這些石墨烯結(jié)構(gòu)的獨特物理性質(zhì)提供了基礎(chǔ)。

這一系列工作是我國科學家在該研究領(lǐng)域中獨具特色的工作，工作已分別發(fā)表在2010年和2011年的國際學術(shù)雜志Advanced Materials上，工作得到了審稿人和編輯的高度評價，并在該期被推薦為亮點介紹文章。另外，這支團隊還在多種基底（半導體、金屬、絕緣體等表面）上實現(xiàn)了納米石墨烯薄膜的低溫直接生長技術(shù)，研究了薄膜的輸運及光學性能。最近，他們在石墨烯周期性三維折疊及其在應力傳感器件方面的應用研究又取得了突破性進展。這兩方面的工作分別發(fā)表在納米科學領(lǐng)域的核心期刊Nano Research （2011）和ACS Nano （2011）上。

每一次科技的發(fā)展都會給人類社會的生活帶來一次革命，亦如石墨烯的出現(xiàn)。這種二維材料帶來了很多新的意義，無論是物理學、化學，還是信息領(lǐng)域、能源領(lǐng)域和器件制造等方面，都是非常有前景的材料。在張廣寧及其團隊成員看來，他們所研究的對象充滿無限樂趣并具有廣闊前景。他們期盼有更多的有志之士加入到他們的隊伍中來。

文章來源：《科學時報》2011-07-01