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研究人員提出一種合成高質(zhì)量石墨烯納米帶的新方法 該研究已發(fā)表在《物理化學(xué)期刊C》(Journal of Physical Chemistry C)上。 研究人員表示，他們出了一種合成原子完美納米帶的替代方法。它不僅能在正常的真空和更便宜的鎳襯底下工作，而且由于納米帶被制成多層薄膜，產(chǎn)量也會(huì)增加。重要的是，這些都不會(huì)影響材料的質(zhì)量。 與目前使用的在貴金屬襯底上自組裝納米帶相比，這項(xiàng)研究采用的化學(xué)氣相沉積方法成本更低，但產(chǎn)量更高。 硅基電子產(chǎn)品正在逐漸接近極限物理。而石墨烯(Graphene)有望突破這一極限。 然而，一旦將石墨烯切割成窄條帶，只要邊緣具有正確的幾何形狀并且沒(méi)有結(jié)構(gòu)缺陷，就會(huì)獲得半導(dǎo)體特性。這種納米帶已經(jīng)用于實(shí)驗(yàn)晶體管中，具有相當(dāng)好的特性，這種材料的彈性意味著這種器件可以制成柔性。 獲得石墨烯納米帶的一種更實(shí)際的方法不是通過(guò)切割石墨烯片或納米管，而是通過(guò)一個(gè)原子一個(gè)原子地生長(zhǎng)。這種方法被稱為自下而上合成，與自上而下的合成不同，它產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)完美的納米帶。 目前占主導(dǎo)地位的自下而上合成方法，即自組裝法，成本高且難以工業(yè)化生產(chǎn)，因此材料科學(xué)家正在尋找替代方法。 石墨烯納米帶有多種類型，俄羅斯科學(xué)家利用其化學(xué)氣相沉積技術(shù)制造的納米帶有七個(gè)原子寬，因此得名7-A石墨烯納米帶。這種類型的納米帶具有對(duì)電子學(xué)有價(jià)值的半導(dǎo)體特性。 這種合成是在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的百萬(wàn)分之一的氣密玻璃管中進(jìn)行的，這仍然比納米帶自組裝通常需要的超高真空高10000倍。最初使用的試劑是一種含有碳、氫和溴的固體物質(zhì)。 將其與鎳箔一起放入試管中，在1000攝氏度下進(jìn)行預(yù)退火，以去除氧化膜。然后，將帶有上述固體物質(zhì)的玻璃管分兩個(gè)階段(190°C和380°C)熱處理數(shù)小時(shí)。 第一次加熱導(dǎo)致長(zhǎng)聚合物分子的形成，在第二個(gè)階段，它們轉(zhuǎn)變成原子級(jí)精確結(jié)構(gòu)的納米帶，緊密堆積成厚度達(dá)1000納米的薄膜。 獲得薄膜后，研究人員將它們懸浮在溶液中，并將其暴露在超聲波下，將多層“疊層”分解成一個(gè)原子厚的碳納米帶。所用溶劑為氯苯和甲苯。之前的實(shí)驗(yàn)表明，這些化學(xué)物質(zhì)最適合以穩(wěn)定的方式懸浮納米帶，防止聚集回到疊層中并出現(xiàn)結(jié)構(gòu)缺陷。 由于用于制造無(wú)缺陷多層7-A碳納米帶的新合成技術(shù)相對(duì)便宜且易于擴(kuò)大生產(chǎn)，因此將這種材料引入電子和光學(xué)器件的大規(guī)模生產(chǎn)是向前邁出的重要一步，最終將大大優(yōu)于目前存在的材料。 原文鏈接： |
