德國(guó)化學(xué)家找到了一種廉價(jià)生產(chǎn)無(wú)缺陷石墨烯的方法。

　　石墨烯是前景最被人看好的新材料之一。但是全世界的研究人員依然在尋找制造無(wú)缺陷石墨烯的低成本方法。

　　德國(guó)埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)(FAU)的化學(xué)家率先成功地用石墨生產(chǎn)出了無(wú)缺陷石墨烯。他們的這項(xiàng)研究最近發(fā)表在《自然通訊》(Nature Communications)上。

　　石墨烯是一種由單層碳原子構(gòu)成的二維材料。它的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性都非常好，而且是透明的，具有柔性，但強(qiáng)度又十分大。石墨烯的獨(dú)特性質(zhì)使得它可以用在許多精尖科技中，比如用于制造柔性顯示器的透明電極。

　　但是，目前的石墨烯制造技術(shù)，在產(chǎn)品的大小、面積和瑕疵(影響導(dǎo)電性)等方面都有待改良，因此半導(dǎo)體工業(yè)暫時(shí)還未真正應(yīng)用石墨烯。一支由Andreas Hirsch教授領(lǐng)導(dǎo)的FAU研究團(tuán)隊(duì)最近在減少石墨烯的瑕疵這方面實(shí)現(xiàn)了突破。

　　利用添加劑苯甲腈，他們發(fā)現(xiàn)了一種直接用溶液制造無(wú)缺陷的石墨烯的方法。這種方法制造出的石墨烯能夠無(wú)缺陷地切割，也可以通過(guò)設(shè)定載流子的數(shù)量獲得特定電學(xué)性質(zhì)。用這種方法生產(chǎn)出來(lái)的石墨烯的質(zhì)量比以往任何方法都要高得多。此外，這項(xiàng)技術(shù)效率很高，成本低廉。

　　有一種常用的石墨烯傳統(tǒng)制造方法是石墨的化學(xué)剝脫。這種方法要將金屬離子嵌套在石墨(由碳構(gòu)成)中，形成插層化合物。之后再用溶劑把單層碳原子，也就是石墨烯分離下來(lái)。

　　然后把穩(wěn)定后的石墨烯從溶劑中分離出來(lái)。但在這個(gè)過(guò)程中，由于晶格中碳原子的水合或氧化作用，最終得到的石墨烯可能出現(xiàn)缺陷。FAU的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種溶液可以解決這個(gè)問(wèn)題。他們?cè)谶@種溶液中添加了苯甲腈，從而讓石墨烯能夠在不產(chǎn)生多余的官能團(tuán)的情況下被分離出來(lái)，因此得到的石墨烯是無(wú)缺陷 的。

　　“這個(gè)發(fā)現(xiàn)對(duì)于還原石墨烯合成領(lǐng)域的專家來(lái)說(shuō)具有突破意義，”Hirsch 教授表示，“根據(jù)這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)，我們預(yù)計(jì)用濕化學(xué)剝脫法制造的石墨烯的方法會(huì)取得巨大進(jìn)步。比如，可以為半導(dǎo)體和感應(yīng)器技術(shù)切割無(wú)缺陷的石墨烯。”

　　FAU 的研究人員設(shè)計(jì)的方法還具有另一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)：在反應(yīng)中，還原后的苯甲腈分子只要不接觸氧氣或水，它就會(huì)變成紅色。根據(jù)變色，研究人員就能很容易地用吸收測(cè)量法 對(duì)載流子進(jìn)行計(jì)數(shù)。之前，只能通過(guò)測(cè)量電壓來(lái)計(jì)算載流子數(shù)量。這意味著，石墨烯和電池研究人員現(xiàn)在有了測(cè)量充電狀態(tài)的新方法。