通过扭曲堆叠三层石墨烯可以加速电化学反应

在制造方面，三层可能比双层更好，从而提高电化学和电催化器件的速度和容量

扭曲堆叠的三层石墨烯具有与“魔角”双层石墨烯相似的高导电性，但制造更容易，电子转移更快。这一发现可以改进纳米电化学器件或电催化剂，以促进能量存储或转换

石墨烯是一层排列在六边形晶格中的碳原子，具有独特的特性，包括高表面积、优异的导电性、机械强度和灵活性，使这种2D材料成为提高能量存储速度和容量的有力候选者

将两片石墨烯以1.1°的角度扭转，称为“魔角”，形成了一个“平带”结构，这意味着在一系列动量值上的电子都具有大致相同的能量。正因为如此，在平带的能级上，态密度或电子可占据的能级出现了一个巨大的峰值，从而提高了电导率

最近的工作通过实验证实，当与适当的氧化还原对配对时，这些平带可以用来提高扭曲双层石墨烯的电荷转移反应性，氧化还原对是一组经常用于储能的化学物质，用于在电池电极之间穿梭电子

密歇根大学研究人员最近的一项研究中的电化学活性模型显示，与双层石墨烯相比，添加一层额外的石墨烯来制造扭曲的三层石墨烯产生了更快的电子转移

航空航天工程副教授、发表在《美国化学学会杂志》上的这项研究的通讯作者Venkat Viswanathan说：“我们在扭曲的三层石墨烯中发现了高度柔性和增强的电荷转移反应性，它不局限于特定的扭曲角或氧化还原对。”

堆叠三层石墨烯引入了额外的扭曲角度，产生了“不可通约”，即非重复图案，以小角度扭曲——与形成重复图案的双层石墨烯不同。本质上，当添加第三层时，六边形晶格不会完全对齐

在室温下，这些非重复图案具有更宽的角度范围，远离平坦带的状态密度高，增加了与在魔角下预测的电导率相当的电导率

“这一发现使制造变得更容易，避免了确保双层石墨烯所需的精确扭曲角度的挑战，”机械和航空航天工程博士生、该研究的第一作者穆罕默德·巴巴尔说

作为下一步，研究人员计划在实验中验证这些发现，并可能在多层扭曲的2D材料中发现更高的活性，用于广泛的电化学过程，如氧化还原反应和电催化

“我们的工作开辟了2D材料动力学的新领域，捕捉了相称和不相称结构的电化学特征。我们现在可以确定给定氧化还原对的三层石墨烯中电荷转移反应性的最佳平衡，”巴巴尔说