来自柏林自由大学、弗里德里希·亚历山大大学（FAU)、埃尔兰根-纽伦堡大学和乌尔姆大学的研究人员对石墨湿法合成石墨烯作出了重大贡献，并确定了其基于的机理。他们成功地解决了如何从石墨晶体中分离单层石墨烯的基本问题。柏林自由大学的Siegfried Eigler教授领导的研究小组能够使用化学官能化成功地稳定来自石墨中的单个碳层。通过使用计算机模拟，由FAU的Bernd Meyer教授领导的小组能够证明这一机制。
Ute Kaiser博士和她在乌尔姆大学的团队成功地使用湿法化学方法制造的石墨烯结构在电子束显微镜的帮助下在原子水平上可见。结果发表在Nature Communications杂志上。了解石墨烯的化学功能化及其合成是今后提供高质量石墨烯的关键。目前，正在努力开发基于石墨烯而不是硅的创新电子产品(DOI：10.1038/s 41467-018-#number0#-1)。
石墨由石墨烯层组成，石墨烯又由碳构成。石墨烯中的碳原子排列成蜂窝状，形成具有非凡电子特性的二维材料。2010年石墨烯物理实验荣获诺贝尔物理学奖。
然而，在开发基于石墨烯的电子产品时所面临的挑战是获得足够数量的石墨烯，因为几乎不可能在不损害石墨的前提下将石墨烯与石墨分离。众所周知，石墨中石墨烯层间的间距可以增加，但要在不破坏石墨烯层的前提下，大量分离石墨烯层，并在溶剂中稳定各层石墨层，仍然是很困难的。如果不稳定，石墨烯的各个层会合并成石墨或未定义的碳颗粒。石墨烯的优异性能将因此而丧失。
研究人员能够证明，层序明确的高度结晶石墨特别适合被转移到插层化合物中，在这种化合物中分子和离子储存在碳层之间。如果石墨烯的层部分是电子氧化的，换句话说，是带正电荷的，这是特别成功的。分子动力学模拟结果表明，石墨中石墨烯层的有序性和电子氧化大大减少了分子间的摩擦。相反，这意味着层状材料中分子的高度摩擦可以限制它们的运动，防止石墨被激活。活化使水分子在下一步与活化的石墨发生反应。乙醇基团附着在石墨烯的表面，使之能够分离出单独的石墨烯层，并在水中稳定它们。然后，可以将这种分离的极性石墨烯转移到表面，并将其还原为不带电的石墨烯。因此，Ute Kaiser教授和她的乌尔姆大学材料科学电子显微镜小组能够在原子水平上获得高质量石墨烯结构的图像。
这项研究由德国研究基金会在合作研究中心“合成碳同质体”(CRC 953)和个别项目EI 938/3-1的范围内提供资金。该研究小组还得到了研究生院分子科学(GSMS)、化学工业基金会和欧盟石墨旗舰项目的资助。
更多精彩！欢迎扫描下方二维码关注中国粉体技术网官方微信（粉体技术网）
|
