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把一个纸带旋转180º，然后再把纸带两端粘合在一起，我们就可以轻易地得到一个莫比乌斯带。莫比乌斯带是只具有一个表面和一个边界的特殊拓扑结构。基于其特殊的拓扑性质，莫比乌斯带在工业和艺术上有着重要的应用，例如，因为可以同时使用带子的两个面，具有莫比乌斯结构的传送带可以使用更长时间。
只有一个碳原子层厚度的石墨烯展现出丰富的物理性质，基于石墨烯可以得到具有一定宽度的石墨烯纳米带。与纸片和塑料薄片相似，在平行于石墨烯的平面内，石墨烯很难被拉伸或者压缩，但是在垂直于石墨烯平面的方向上，却很容易被弯曲。把石墨烯纳米带的两端连接起来，就可以得到熟悉的碳纳米管。
基于石墨烯的莫比乌斯带是否能够稳定存在？这类莫比乌斯带具有什么样的结构特征？我所王贤龙博士和********曾雉研究员利用第一性原理方法对这一问题进行了深入的研究。他们的研究结果显示，石墨烯纳米带可以形成稳定的莫比乌斯结构，莫比乌斯带的结构会随着石墨烯纳米带的长宽比变化而变化。在一定的长宽比以上，石墨烯莫比乌斯带上会有一个平面三角形形成，最大的应变出现在三角形的顶端。在特定长度的条件下，随着宽度的增加，三角形区域会越来越扩展，合成莫比乌斯结构所需的能量也越来越高。当长度与宽度的比例小于3.46之后，莫比乌斯带是一个具有三个三角形叠加的结构。
在具有锯齿形边缘的石墨烯纳米带中，边缘的碳原子具有局域磁矩，局域磁矩在同一边内和两边之间分别是铁磁和反铁磁耦合，因此整个石墨烯纳米带的总磁矩为零。电子结构分析发现这类莫比乌斯带却具有非零的磁矩，这是由于在石墨烯莫比乌斯结构中只有一个边存在，并且边内的铁磁耦合强度远大于两边之间的反铁磁耦合强度所致。
基于石墨烯的莫比乌斯带具备石墨烯优良的物理性质、特殊的拓扑结构以及铁磁耦合的边缘态，有望应用于微电子学、自旋电子学和光学等领域。
上述研究成果撰写的论文在Appl. Phys. Lett. 97,123103 (2010)发表后，很快被NPG Asia Materials作为Featured Highlight以标题“Nanoelectronics: Graphene with a twist”报道。
