美国莱斯大学科学家、新墨西哥州立大学与美国能源部橡树岭国家实验室(ORNL)合作开发一种技术,可将单原子厚的石墨烯单晶不断增长到前所未有的长度(1 英尺)。 透过这种技术,变得无限长的石墨烯将能应用于 roll-to-roll 卷绕对位技术产品。
 


石墨烯(Graphene)是一种只有单原子厚度的石墨,具有前所未有的强度和高导电性,但它仍还未能大规模生产以超越硅的应用。 有没有一种办法,可以将石墨烯增长到前所未有的大小? 答案是有的,「把它放到风中吹」。

和利用传统化学气相沉积法(CVD)来生产石墨烯一样,研究团队将碳氢化合物(hydrocarbon)的气体混合物喷到金属晶箔上,但这次他们小心控制了分子局部沉积,用缓和的风将碳原子吹向新出现的石墨烯生长前缘。 随着基底移动,碳原子不断结成石墨烯单晶,最后长度达到 1 英尺(30.48 公分)。

橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory,缩写 ORNL)解释,当碳氢化合物接触热催化剂晶箔时,它们随着时间生长成较大区域的碳原子簇,聚结覆盖整个基底,而在足够高的温度下, 石墨烯的碳原子可以非晶生长。

而由于气体混合物的浓度会影响单晶生长速度,因此在单个石墨烯晶体的现有边缘附近供应化合物,可以比形成新团簇更有效地促进其生长。 为了确保最佳增长,有必要创建一道「风」以消除团簇形成,于是团队在受控的缓和风环境下实验,让石墨烯晶体生长速度超过其他晶体,以至于石墨烯即使在多晶衬底上,也可以「选择进化」成单晶。

这项研究发表在《自然 - 材料(Nature Materials)》期刊。