科学研究：

研究方向：

主要从事碳纳米材料的合成、组装、物性与器件研究。

承担科研项目情况：

承担中科院“百人计划”、物理所人才启动计划、“全国百篇优秀博士毕业论文”资助课题、NSFC面上项目、科技部973项目等。

1． 国家自然科学基金项目：基于石墨烯材料的电、机械纳米开关器件的制备与性能研究，2009。

2． 国家重点基础研究发展计划（973计划）项目：CTM存储材料的表征方法和性能研究，2009。

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科研成果：

1． 轻元素新低维纳米结构的构筑、调控及其物理特性研究 王恩哥; 白雪冬; 于杰; 马旭村; 刘双; 张广宇; 王文龙; 许智; 郭建东; 吴克辉; 支春义; 钟定永; 刘开辉; 吕文刚; 张文星 【科技成果】中国科学院物理研究所 2008-07-02

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发明专利：

1． 一种在各种基底上直接生长石墨烯的方法 张广宇; 时东霞; 张连昌 【中国专利】中国科学院物理研究所 2011-11-30

2． 一种石墨烯纳米图案的加工方法 张广宇; 时东霞; 史志文; 张连昌; 杨蓉 【中国专利】中国科学院物理研究所 2012-02-22

3． 基于分立式纳米石墨烯浮栅的新型低压高性能非易失性存储器 张广宇; 杨蓉; 时东霞 【中国专利】中国科学院物理研究所 2012-10-03

4． 石墨烯纳机电系统开关器件 张广宇; 时东霞; 史志文; 杨蓉; 王毅 【中国专利】中国科学院物理研究所 2011-03-30

5． 一种对石墨或石墨烯进行各向异性刻蚀的方法 张广宇; 时东霞; 杨蓉; 王毅; 张连昌 【中国专利】中国科学院物理研究所 2011-03-30

论文专著：

在Science, Nature Nanotechnology, PNAS, Nano Letters, Advanced Materials, JACS等杂志上发表论文30余篇。

出版专著：

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发表英文论文：

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).

发表中文论文：

1 石墨烯纳米结构和器件 张广宇 中国科学院物理研究所 【中国会议】中国真空学会2012学术年会论文摘要集 2012-09-21

2 石墨烯纳米结构及器件 张广宇 中国科学院物理研究所纳米物理与器件实验室 【中国会议】中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集 2012-04-13

3 取向碳纳米管膜的大面积制备及其场发射性能的研究 葛颂; 冯孙齐; 俞大鹏; 张广宇; 刘双 北京大学物理学院; 人工微结构和介观物理国家重点实验室; 北京大学物理学院; 中国科学院物理研究所; 表面物理国家重点实验室; 表面物理国家重点实验室 北京 【期刊】北京大学学报(自然科学版) 2003-05-20

4 一种新的纳米结构——管状石墨锥 张广宇; 王恩哥 中国科学院物理研究所表面物理国家重点实验室、中国科学院国际量子结构中心; 中国科学院物理研究所表面物理国家重点实验室、中国科学院国际量子结构中心 北京 【期刊】物理 2003-09-24

学术交流：

1 天津 第一届石墨烯研讨会，南开大学，2008

2 中国物理学会秋季学术会议，山东大学，2008

3 中德纳米会，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.

荣誉奖励：

1． 2004年入选54届德国林岛诺贝尔奖获得者报告会中国学生代表。

2． 2004年获中科院院长奖学金特别奖。

3． 2005年获中科院50篇优秀博士毕业论文奖。

4． 2006年获全国百篇优秀博士毕业论文奖。

5． 2008年入选中科院“百人计划”。

6． 2010年获北京科技奖一等奖。

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媒体报道：

石墨烯新劲旅

——记中国科学院物理研究所纳米物理与器件实验室张广宇团队

“1克石墨烯卖几千元钱，比黄金还贵10倍。”这是大众对石墨烯价值的第一印象。然而，石墨烯作为一种新兴材料，其研究和应用方面的价值远不止“贵”而已。自从英国科学家安德烈•K•杰姆和克斯特亚•诺沃塞洛夫于2004年成功制备出石墨烯并凭借此项研究获得2010年诺贝尔物理学奖后，石墨烯一夜之间成为科学界的研究焦点。

在石墨烯神奇的“王国”里，有一名来自中国的探索者——张广宇，而他所带领的团队——中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室纳米物理与器件实验室N07组，也成为石墨烯研究队伍中的一支新生力量。

1999年张广宇从山东大学毕业，而后来到中国科学院物理所学习，在这里他遇见了改变他一生的伯乐——导师王恩哥院士。在王恩哥院士的指导下，张广宇开始在纳米材料研究领域开展研究工作，并取得了出色的研究成果，并先后获得2004年中国科学院院长奖特别奖、2005年度中国科学院优秀博士论文奖、2006年度全国百篇优秀博士毕业论文奖和2010年北京科技奖一等奖。在这里他不仅确定了研究方向，也为今后的研究工作奠定了坚实的基础。后来他又去纳米科学界的著名研究组——美国斯坦福大学化学系戴宏杰研究组做博士后，从事单壁碳纳米管电子学器件方面的研究工作。

“饮水思源”是张广宇常说的一句话，2008年5月张广宇入选中科院“百人计划”，从国外归来后，张广宇再次回到了带给他人生重大影响的中国科学院物理研究所，开始进行石墨烯的研究工作。站在新的起点，张广宇扬起风帆，奋力前行。

2009年2月，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室（筹）的纳米物理与器件实验室的N07课题组成立，张广宇被赋予重任，担任该课题组组长。课题组的研究兴趣立足国家重大需求，着眼于国际前沿，主要集中在合成低维纳米结构、设计开发纳米器件、研究器件性能并以此为基础探索纳米材料及器件的基础物理性质及其在信息和能源方面的潜在应用。

经过短短两年多的时间，张广宇所率领的课题组一路发展壮大。到目前已经发展壮大到有研究员2人，助研1人，博士后、硕博连读生、博士生等13人，近两年联合培养学生2人及实习学生3人；从最初的毫无设备，发展到现今的拥有多套科研仪器，包括自主研发的远程等离子体系统, 化学气相生长系统, 电子束蒸发薄膜沉积系统, 原子层薄膜沉积系统, 以及从国外购买的光学显微镜，多功能扫描探针显微镜, 低温真空四探针台, 低温强磁场电学输运测量系统，和一系列高精度电子学测量仪表/器，已经具备了从材料的制备与表征，到器件的加工和测试等一整套研究装备。

而最令人折服的是这支年仅“两岁”的团队在专业领域所取得的成就令人瞩目。针对国际上对大块石墨烯的自上而下加工技术上的难题，他们首次成功实现了石墨烯的可控各向异性气相刻蚀技术，并利用这种干法刻蚀技术结合电子束光刻技术首次实现了对石墨烯纳米结构的精确加工和剪裁，得到了近原子级规则的边缘结构。利用这些结构可控的石墨烯纳米结构，他们研究了其电学和光学性质，并应用于石墨烯基场效应管器件。对于石墨烯纳米带，他们从实验上观察到了此种结构存在局域电子态和半金属性，研究了电声子相互作用和声子振动对称性，对深入理解这些石墨烯结构的独特物理性质提供了基础。

这一系列工作是我国科学家在该研究领域中独具特色的工作，工作已分别发表在2010年和2011年的国际学术杂志Advanced Materials上，工作得到了审稿人和编辑的高度评价，并在该期被推荐为亮点介绍文章。另外，这支团队还在多种基底（半导体、金属、绝缘体等表面）上实现了纳米石墨烯薄膜的低温直接生长技术，研究了薄膜的输运及光学性能。最近，他们在石墨烯周期性三维折叠及其在应力传感器件方面的应用研究又取得了突破性进展。这两方面的工作分别发表在纳米科学领域的核心期刊Nano Research （2011）和ACS Nano （2011）上。

每一次科技的发展都会给人类社会的生活带来一次革命，亦如石墨烯的出现。这种二维材料带来了很多新的意义，无论是物理学、化学，还是信息领域、能源领域和器件制造等方面，都是非常有前景的材料。在张广宁及其团队成员看来，他们所研究的对象充满无限乐趣并具有广阔前景。他们期盼有更多的有志之士加入到他们的队伍中来。

文章来源：《科学时报》2011-07-01