看完《徒手攀巖》，連石墨烯都會爬高了

文丨科學公園

【科學公園-科技快訊】

如何將石墨烯完整地轉移到特定的基底上一直頗具挑戰。

石墨烯等二維材料由於獨特的光學、電學等效能而備受重視，但如何將石墨烯完整地轉移到特定的基底上一直頗具挑戰。近日，科學家們成功找到了一個新的解決方案——讓石墨烯自己“爬高”。

目前石墨烯的製備主要透過兩種途徑，其一是透過化學氣相沉積直接在物體表面生成石墨烯。這種方法可以得到大面積且純度高的石墨烯，但化學氣相沉積不僅需要複雜的裝置，而且必須在高溫下進行，因此無法直接在不耐熱的材料，例如塑膠的表面製備石墨烯。另一種方法是先將石墨在液體中剝離得到石墨烯，再將含有石墨烯的懸濁液塗到固體表面。相比化學氣相沉積，這種方法操作更加簡便，而且可以直接在不耐熱的固體表面得到石墨烯的塗層，但缺點是不容易得到較大範圍的厚度均勻的石墨烯。

來自我國北京航空航天大學的研究人員想到了一個獨特的轉移石墨烯的方法。他們先透過剝離石墨的方法將石墨烯分散到能夠和水互溶的有機溶劑中，然後將這樣的石墨烯懸濁液滴加到水的表面。二者混合後，有機溶劑擴散到水中，石墨烯則留在水的表面，形成一層薄膜。隨後他們將預先被水潤溼的玻璃板垂直插入水中。很快，原先覆蓋在水面上的石墨烯薄膜就順著玻璃攀援而上，逐漸覆蓋到玻璃的表面。據研究人員的觀察，這一過程進行的非常迅速，石墨烯的“爬高”速度可以達到每秒鐘幾毫米。

研究人員指出，石墨烯之所以會“爬高”，是因為它覆蓋到玻璃上後降低了玻璃表面的表面能。如果將玻璃表面預先進行處理，讓部分割槽域親水，另外的區域疏水，則石墨烯只會覆蓋到親水的區域上。因此，利用這種方法，研究人員可以將包括石墨烯在內的多種二維材料方便地轉移到各種固體表面上，為開發基於這些二維材料的新型裝置鋪平了道路。相關研究發表在最新一期《先進材料》上。

將石墨烯從水面轉移到玻璃表面的過程。圖中的玻璃板同時包含親水（藍色）和疏水（黃色）的區域，可見石墨烯只會轉移到親水的區域（圖片引自原論文）

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