中國(guó)粉體網(wǎng)訊 材料導(dǎo)電性是否良好的衡量標(biāo)準(zhǔn)是看電子能否快速通過。在這一點(diǎn)上，石墨烯的表現(xiàn)令人驚嘆，它是目前在導(dǎo)電性方面前景最好的材料。然而，科學(xué)家們?cè)趯?a href="http://adcg.com.cn/zc/161.html" target="_blank" style="color:#0000ff">石墨烯做大開發(fā)新應(yīng)用時(shí)發(fā)現(xiàn)，石墨烯在大尺寸下電子遷移率會(huì)降低，這完全限制了它的工業(yè)發(fā)展。
但最近我們從瑞典和德國(guó)的兩所大學(xué)的合作研究中聽到了好消息，他們發(fā)現(xiàn)大片石墨烯電導(dǎo)率降低的原因是在其中生成了晶界。雖然在短期內(nèi)，我們很難讓這種缺陷從大片石墨烯的制備中滅絕，但幸虧他們找到了一種能夠快速有效觀察這種晶界的辦法，極大得提高了大片石墨烯的質(zhì)量檢測(cè)和把控程度。是他們教會(huì)我們，既然不可避免那我們可以學(xué)會(huì)共處。
左邊為不做處理的石墨烯光學(xué)顯微鏡圖；右邊為用蒸汽氫氟酸刻蝕兩分鐘后的石墨烯光學(xué)顯微鏡圖 （圖片來源：瑞典皇家理工學(xué)院）
因?yàn)槭┍憩F(xiàn)出很多常規(guī)材料不能匹及的性能，科學(xué)家們對(duì)它的應(yīng)用研究尤其上心。到目前為止，這種應(yīng)用探索幾乎涉及未來技術(shù)的各個(gè)方面，其中就包括最關(guān)鍵的能源問題和健康問題。石墨烯只有一個(gè)原子厚度，但卻是有史以來強(qiáng)度最高的材料，再加上它異常突出的電、熱、光學(xué)性能，幾乎可以想象，未來在晶體管、傳感器、儲(chǔ)能器、柔性電子器件和生物醫(yī)學(xué)行業(yè)都少不了它的身影，它的應(yīng)用潛力不可限量。
然而，生產(chǎn)大片石墨烯并保持其優(yōu)異性能不受傷害，這是一個(gè)尚未解決的挑戰(zhàn)。目前使用最為廣泛的石墨烯制備方法是氣相沉積法，當(dāng)用這個(gè)方法制備大片石墨烯時(shí)，石墨烯片尺寸在100mm×100mm或150mm×150mm 附近就會(huì)出現(xiàn)沉積缺陷形成晶界，進(jìn)而影響電子遷移率。
瑞士皇家理工學(xué)院的Xuge Fan博士發(fā)現(xiàn)了這個(gè)現(xiàn)象，并立即對(duì)這種神奇材料的缺陷展開大面積觀察。他說：“這些界限就像石墨烯二維蜂窩格子圖案中的微小的接縫，會(huì)影響散射電子的流動(dòng)，并嚴(yán)重影響石墨烯的材料性能。但這個(gè)是不可避免的，就像你穿著體面的衣服但上面依舊有針線縫合的痕跡一樣，我們必須學(xué)會(huì)和它們一起生活�！�
觀察石墨烯晶界可不是簡(jiǎn)單的事情，在嘗試過很多方法后，F(xiàn)an博士從晶片的常規(guī)生產(chǎn)工藝中得到靈感，他將晶片的蒸汽氫氟酸（VHF）蝕刻和光學(xué)顯微鏡結(jié)合起來使用，找到了一種能有效觀察晶界大小和分布的辦法。他的創(chuàng)新使石墨烯晶界的觀察變得不僅簡(jiǎn)單還便捷有效，在如今工藝不足以消除大片石墨烯內(nèi)晶界缺陷的當(dāng)下，這種技術(shù)會(huì)使對(duì)石墨烯質(zhì)量的檢測(cè)和把控更上一層樓，使工業(yè)界獲得巨大收益。
Fan博士說：“迄今為止，在二氧化硅襯底上觀察用化學(xué)沉積法制備的大片石墨烯，還找不到其他方法能比我們的更簡(jiǎn)單有效。我們的方法可以在兩分鐘內(nèi)完成對(duì)大片石墨烯樣品內(nèi)晶界密度的快速評(píng)估，這有助于加快開發(fā)大規(guī)模高質(zhì)量石墨烯的合成�！�
他還提到，隨著石墨烯應(yīng)用逐漸增多，這種技術(shù)還可用于制備石墨烯貼片分析設(shè)備，比如壓力傳感器、晶體管和氣體傳感器等，可以幫助研究晶界缺陷對(duì)器件性能的影響。
Fan博士以第一作者的身份將相關(guān)結(jié)論以論文形式發(fā)表在《Science Advances》期刊上，論文標(biāo)題為Direct observation of grain boundaries in graphene through vapor hydrofluoric acid (VHF) exposure（用蒸汽氫氟酸刻蝕大片石墨烯可直接晶界）。
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
