制备高品质石墨烯,通常需要从反应器内部的含纯碳气体中培育。
对化学家而言,碳只是碳。但是石墨烯这种超薄材料,其强度、弹性和高导电性有望用于电子装置,它是这种元素的更昂贵的形态之一。高品质石墨烯的制备通常需要培育,就是从反应器内部昂贵的含纯碳气体中培育。有一篇论文发表在《美国化学学会纳米》(ACS Nano)杂志上,文中,莱斯大学(Rice University)化学家描述,可以使用肮脏、廉价的碳原料,包括昆虫、塑料和狗粪。他们甚至邀请一组女童子军(Girl Scouts)到实验室,用甜点制造石墨烯。
上周,另一个《科技创业》编辑和我谈到,我们还是孩子时,如何不了解工程职业。看到这些孩子参观理查德•斯莫利(Richard Smalley)建立的实验室,我的心融化了,理查德•斯莫利是富勒烯(fullerenes)的发现者之一,这种类型的碳材料包括碳纳米管和石墨烯。他们了解到,一盒饼干就可以做成价值150亿美元的石墨烯。
也许女童子军组织应制作一种纳米技术徽章,这种徽章看起来像个巴基球呢。
单层形态的石墨烯是一种单原子厚的二维材料,具有优良的电气、机械和热学性能。大规模生产高品质石墨烯,正在引起越来越多的关注。化学气相(Chemical vapor)和固体沉积(solid deposition)方法已发展到可以用有机气体或固体碳源培育石墨烯。使用的碳源大多是纯化的化学物质,进行大规模生产是昂贵的。在这项研究中,他们开发出一种更便宜的方法,使用6种容易获得的低价或有负面价值的含碳原材料,使用时无需预先净化(饼干,巧克力,草,塑料,蟑螂,和狗屎都行),直接在铜箔的背面培育石墨烯,要在1050°C的重氢/氩(H2/Ar)气流中培育。非易失性的裂解物质很容易去除,只需蚀刻掉铜的前端。拉曼光谱(Raman spectroscopy),X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy),紫外可见光谱(ultraviolet-visible spectroscopy)和透射电子显微镜(transmission electron microscopy)分析表明,这些碳源产生的单层石墨烯是高质量的。