1英尺長的石墨烯單晶見過沒？科學(xué)家用了啥神奇技術(shù)

1英尺長的石墨烯單晶見過沒？科學(xué)家用了啥神奇技術(shù)

美國萊斯大學(xué)科學(xué)家、新墨西哥州立大學(xué)與美國能源部橡樹嶺國家實驗室（ORNL）合作開發(fā)一種技術(shù)，可將單原子厚的石墨烯單晶不斷增長到前所未有的長度（1 英尺）。 透過這種技術(shù)，變得無限長的石墨烯將能應(yīng)用于 roll-to-roll 卷繞對位技術(shù)產(chǎn)品。

石墨烯（Graphene）是一種只有單原子厚度的石墨，具有前所未有的強度和高導(dǎo)電性，但它仍還未能大規(guī)模生產(chǎn)以超越硅的應(yīng)用。 有沒有一種辦法，可以將石墨烯增長到前所未有的大?。?答案是有的，「把它放到風(fēng)中吹」。

和利用傳統(tǒng)化學(xué)氣相沉積法（CVD）來生產(chǎn)石墨烯一樣，研究團隊將碳?xì)浠衔铮╤ydrocarbon）的氣體混合物噴到金屬晶箔上，但這次他們小心控制了分子局部沉積，用緩和的風(fēng)將碳原子吹向新出現(xiàn)的石墨烯生長前緣。 隨著基底移動，碳原子不斷結(jié)成石墨烯單晶，最后長度達(dá)到 1 英尺（30.48 公分）。

橡樹嶺國家實驗室（Oak Ridge National Laboratory，縮寫 ORNL）解釋，當(dāng)碳?xì)浠衔锝佑|熱催化劑晶箔時，它們隨著時間生長成較大區(qū)域的碳原子簇，聚結(jié)覆蓋整個基底，而在足夠高的溫度下， 石墨烯的碳原子可以非晶生長。

而由于氣體混合物的濃度會影響單晶生長速度，因此在單個石墨烯晶體的現(xiàn)有邊緣附近供應(yīng)化合物，可以比形成新團簇更有效地促進其生長。 為了確保最佳增長，有必要創(chuàng)建一道「風(fēng)」以消除團簇形成，于是團隊在受控的緩和風(fēng)環(huán)境下實驗，讓石墨烯晶體生長速度超過其他晶體，以至于石墨烯即使在多晶襯底上，也可以「選擇進化」成單晶。

這項研究發(fā)表在《自然-材料（Nature Materials）》期刊。

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