• Source: © Shutterstock
  石墨烯的结构使其具有了十分吸引人的特性，例如高强度和高电导率
  

石墨烯材料由单层碳原子以六边形晶格排列而成，因其不同寻常的物理和电子特性而常被称为“神奇材料”。这些独特性能已被用于各种石墨烯增强产品，包括网球拍、心脏起搏器、飞行器涂层甚至 🔗 高科技马铃薯。

虽然这种材料最初是通过 🔗 用一块透明胶带剥离石墨而发现的，但如今最常用的制造方法是一种称为化学气相沉积 (CVD) 的工艺。CVD 是在高温低压下将甲烷通过铜表面；甲烷分子与金属表面结合，然后分解，留下碳原子簇，这些碳原子簇生长在一起，最终形成石墨烯薄膜。虽然 CVD 方法可以生产出比剥离法更大的石墨烯晶体，但以这种方式制造的石墨烯往往含有更多缺陷，进而会影响其电子性能。

近日，由来自美国、加拿大和日本的科研人员组成的团队发表研究论文，指出微量的氧气会改变石墨烯颗粒的生长，并导致在 CVD 过程中形成无定形碳。该团队发现，在严格控制的无氧环境中，CVD 可以快速且可重复地生产出高质量的石墨烯。研究人员们指出，以这种方式生产的样品显示出的电子传输性能“超过了 CVD 石墨烯的所有先前报道，并能与剥离石墨烯方法相媲美”。

• Source: © Jacob Amontree et al/Springer Nature Limited 2024
  在无氧条件下生长出的石墨烯的表面 AFM 形貌图像；如图可见，这块石墨烯材料几乎没有褶皱或皱纹。图中比例尺为 1 μm。

• Credit: Zhiying Wang, Columbia University
  该论文两名共同一作 Jacob Amontree（左）和 Xingzhou Yan（右）展示在超平坦铜／蓝宝石晶片上使用这一 CVD 方法合成得到的石墨烯。

Reference

J Amontree et al, Nature, 2024, DOI: 10.1038/s41586-024-07454-5

扫描二维码

阅读相关原文