极小尺度（包括量子尺度和亚纳米尺度）材料的出现为材料科学和纳米科学/技术交叉领域带来了革命性发展，其极度暴露的表面/边缘独特结构引起了科研人员的广泛关注。在前期工作中，国家纳米科学中心张勇研究员团队聚焦于量子尺度材料的物理制备，先后提出狭义方法(Nano Lett., 2017, 17, 7767)和广义方法(Mater. Horiz., 2019, 6, 1416; Nanoscale, 2021, 13, 8004)，成功实现了量子尺度材料（包括量子片和量子点）的本征、普适和规模制备。例如，采用广义方法，石墨（Mater. Horiz., 2019, 6, 1416）和多壁碳纳米管（ACS Appl. Mater. Interfaces, 2020, 12, 47784）能够被裁剪成量子尺度石墨烯（石墨烯量子片，GQSs和M-GQSs）。不过，由于单层石墨烯面内断裂强度高达130 GPa，因此将石墨烯面内尺寸减小到亚纳米尺度(<1 nm)仍然面临巨大挑战。

针对上述问题，来自国家纳米科学中心的张勇研究员团队与刘新风研究员团队合作，提出了一种全物理自上而下方法，用于生产具有完全破缺晶格的亚纳米石墨烯。首次成功获得了具有单层结构和约0.5nm横向尺寸的本征石墨烯亚纳米材料(GSNs)。与本体石墨、石墨烯纳米片(GNSs)和石墨烯量子片(GQSs)相比，GSNs表现出极其增强的光致发光(PL)和非线性饱和吸收(NSA)性能。GSNs-聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合薄膜实现了高达50.5%的绝对调制深度、低至0.73 MW cm-2的饱和强度和低至16.4%的非饱和损耗。考虑到制备策略的机械/力学属性以及单层石墨烯具有已知最高断裂强度，GSNs的成功制备足以证明这一策略的高度普适性。该工作展示了破缺晶格的巨大潜力，同时为亚纳米材料的研发提供了新的见解。

该研究成果以Tailoring Graphite into Subnanometer Graphene为题发表在Advanced Materials期刊上(DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202310022)。国家纳米科学中心博士研究生陈哲学和硕士研究生张语童、赵策为文章的共同第一作者；国家纳米科学中心张勇研究员和刘新风研究员为共同通讯作者。

该研究工作得到了国家自然科学基金项目(No. 52073070、21673054、11874130、22073022)、中国科学院战略性先导科技专项(No. XDB36000000)、国家重点研发计划(No. 2018YFA0703700)和CAS DNL合作基金(DNL202016)的资助。

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