華南師范大學物理與電信工程學院研究員徐小志與上海科技大學教授Zhu-Jun Wang、北京大學教授劉開輝、韓國蔚山科學技術學院教授丁峰合作，在低維材料的限域催化研究方面取得重要進展，原位發現了石墨烯在限域空間里的反常刻蝕、再生長行為。相關研究近日發表于Nano Letters。
二維限域空間具有原子尺度的間隙、強的物質相互作用和獨特的納米微環境。這種限域空間里往往可以允許常規條件下不能發生的反應，因此，在材料科學和催化等領域具有巨大的潛力。為了進一步探索其在催化領域中的應用，研究和理解二維限域系統中的真實催化行為是極其必要的。然而，到目前為止，對受限催化過程的理解仍然是基于結果反饋的后期分析，缺乏原位可視化研究技術及體系。
研究人員采用雙層石墨烯與銅基底構成的二維限域系統作為研究模型，原位可視化地研究了其反常的刻蝕與生長行為：一是，被銅和上層石墨烯限制的下層石墨烯出現了有趣的反常刻蝕行為（比上層石墨烯的蝕刻速度快十倍以上）；二是，在較低的溫度下（~530 ℃），下層被蝕刻的碳可以在受限的界面內傳輸，并以非常高的效率（約12%）轉移到上層石墨烯晶格，實現了在無碳源供給情況下的石墨烯生長。
該研究工作揭示了二維限域空間中反常催化的動態過程，為受限體系下的催化研究提供了直接證據，從而為未來高效催化劑的設計鋪平了道路。
Zhu-Jun Wang教授、華南師范大學碩博連讀研究生梁智華、韓國基礎科學研究院孔瀟為該論文共同第一作者，徐小志研究員、劉開輝教授、丁峰教授為共同通訊作者，華南師范大學為第一單位。據悉，徐小志是華南師范大學物理與電信工程學院2019年引進青年拔尖人才，主要從事低維材料與表面物理研究。