《NSR》：直接在液态金属表面原位生长大面积石墨烯纳米带阵列！

硅基晶体管的集成正在接近工艺物理的极限，而具有超高载流子迁移率的石墨烯有望成为下一代主流芯片材料。石墨烯纳米带中存在由量子效应引入的带隙，使之具有独特的电学性能，可以克服石墨烯本身半金属特质带来的不便，更适用于集成电路的制造。快速、大面积、低成本制备高质量石墨烯纳米带的方法仍有待发展。

　　中科院化学所有机固体实验室于贵研究员课题组在石墨烯二维材料的制备策略、性能及其应用方面进行了系列性研究。近日，该课题组和清华大学徐志平团队合作通过调控化学气相沉积过程中的生长参数，直接在液态金属表面原位生长出大面积、高质量的石墨烯纳米带阵列（图1）。相关研究成果以题为In situ growth of large-area and self-aligned graphene nanoribbon arrays on liquid metal发表在National Science Review期刊上，论文作者为博士生蔡乐，通讯作者为于贵研究员和徐志平教授。

研究表明，将氢气的流速控制在一个相对微量的状态，同时以液态金属作为催化基底，可以引入一种新型的梳状刻蚀行为，从而调控石墨烯的生长。实验发现，利用梳状刻蚀控制石墨烯的生长，可以将传统的薄膜生长转化为准一维的线性生长，从而直接制备高质量、大面积的石墨烯纳米带阵列。通过优化生长条件，可以将石墨烯纳米带的宽度缩小至8 纳米，且长度大于3 微米。该工作为大面积、快速制备石墨烯纳米带的研究奠定了基础。

图2. 长程且细的GNR单晶。

图3. 石墨烯的生长行为是氢流量或生长时间的函数。

图4. 石墨烯图案在竞争生长和蚀刻过程中时间演化的理论模型。

图5. GNR阵列的宽度由氢流量调节。

论文链接：

https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa298

信息来源：中国科学院化学研究所

氧化石墨烯：

氧化石墨烯(graphene oxide )是石墨烯的氧化物，一般用GO表示，其颜色为棕黄色，市面上常见的产品有粉末状、片状以及溶液状的。因经氧化后，其上含氧官能团增多而使性质较石墨烯更加活泼，可经由各种与含氧官能团的反应而改善本身性质。

氧化石墨烯薄片是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，氧化石墨烯是单一的原子层，可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米。因此，其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。氧化石墨烯长久以来被视为亲水性物质，因为其在水中具有优越的分散性，但是，相关实验结果显示，氧化石墨烯实际上具有两亲性，从石墨烯薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的性质分布。因此，氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面，并降低界面间的能量。其亲水性被广泛认知。