納米石墨烯是一種可以從根本上改善太陽(yáng)能電池、燃料電池、LED 等的材料。通常，這種材料的合成不精確且難以控制。研究人員首次發(fā)現(xiàn)了一種簡(jiǎn)單的方法來(lái)精確控制納米石墨烯的制造。通過(guò)這樣做，他們揭示了納米石墨烯生產(chǎn)中涉及的以前不清楚的化學(xué)過(guò)程。

石墨烯，一個(gè)原子厚的碳分子片，可以徹底改變未來(lái)的技術(shù)。石墨烯的單元被稱為納米石墨烯; 這些是針對(duì)特定功能量身定制的，因此，它們的制造過(guò)程比通用石墨烯的制造過(guò)程更復(fù)雜。納米石墨烯是通過(guò)從碳和氫的有機(jī)分子中選擇性地去除氫原子制成的，這一過(guò)程稱為脫氫。

“脫氫發(fā)生在金屬表面，如銀、金或銅的表面，它充當(dāng)催化劑，是一種能夠或加速反應(yīng)的材料，”高級(jí)材料科學(xué)系的助理教授 Akitoshi Shiotari 說(shuō)。“然而，這個(gè)表面相對(duì)于目標(biāo)有機(jī)分子來(lái)說(shuō)很大。這導(dǎo)致了制作特定納米石墨烯的困難。我們需要更好地了解催化過(guò)程和更精確的控制方法。”

Shiotari 和他的團(tuán)隊(duì)通過(guò)探索各種方法來(lái)進(jìn)行納米石墨烯的合成，提出了一種提供必要的精確控制并且非常有效的方法。他們使用了一種稱為原子力顯微鏡(AFM)的特殊顯微鏡，該顯微鏡用納米針狀探針測(cè)量分子的細(xì)節(jié)。這種探針不僅可以用來(lái)檢測(cè)單個(gè)原子的某些特征，還可以用來(lái)操縱它們。

“我們發(fā)現(xiàn) AFM 的金屬探針可以破壞有機(jī)分子中的碳?xì)滏I，”Shiotari 說(shuō)。“鑒于它的尖端非常小，它可以非常精確地做到這一點(diǎn)，并且它可以在不需要熱能的情況下破壞鍵。這意味著我們現(xiàn)在可以以比以往任何時(shí)候都更可控的方式制造納米石墨烯組件。”

為了驗(yàn)證他們所看到的，該團(tuán)隊(duì)用各種有機(jī)化合物重復(fù)了這個(gè)過(guò)程，特別是兩種結(jié)構(gòu)非常不同的分子，稱為苯甲酮和非苯甲酮。這表明所討論的 AFM 探針能夠從不同種類的材料中提取氫原子。如果要將這種方法擴(kuò)大到商業(yè)生產(chǎn)手段，那么這樣的細(xì)節(jié)很重要。

“我認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)可能是自下而上創(chuàng)建功能性納米分子的最終方法，”Shiotari 說(shuō)。“我們可以使用 AFM 將其他刺激應(yīng)用于目標(biāo)分子，例如注入電子、電場(chǎng)或排斥力。能夠在如此微小的尺度上觀察、控制和操縱結(jié)構(gòu)令人興奮。”

標(biāo)簽： 納米石墨烯