化学家在石墨烯纳米带的合成方面取得突破

时间：2021-10-04 15:51:58 来源：

石墨烯纳米带可能很快会更容易生产。由马丁·路德大学Halle-Wittenberg（MLU），田纳西大学和美国橡树岭国家实验室领导的国际研究团队首次成功在半导体表面直接生产了这种多功能材料。到目前为止，这仅在金属表面上可行。新方法还使科学家能够自定义纳米带的特性。存储技术是该材料的潜在应用之一。研究团队将在即将出版的《科学》杂志上报告其研究结果。

多年来，石墨烯一直被视为未来的材料。简单来说，它是一个类似于蜂窝的二维碳表面。这种特殊的结构赋予材料独特的性能：例如，它非常稳定且超轻。石墨烯纳米带特别令人关注，因为它们是可用于例如电气和计算机行业的半导体材料。MLU的化学家康斯坦丁·安姆沙罗夫（Konstantin Amsharov）教授解释说：“这就是为什么全世界许多研究小组都将精力集中在石墨烯纳米带上的原因。这些条带只有几纳米大小，仅由几个碳原子宽度组成。它们的性质取决于它们的形状和宽度。当石墨烯研究才刚刚开始时，这些带是通过切开较大的部分而产生的。“这个过程非常复杂且不精确，” Amsharov说。

他和来自德国，美国和波兰的同事现已成功简化了令人垂涎的纳米带的生产。该团队通过将单个原子连接在一起来生产材料，从而可以自定义属性。研究人员首次成功地在非金属材料氧化钛表面上生产了碳带。“到目前为止，色带主要是在金表面合成的。这不仅比较昂贵，而且不切实际，” Amsharov解释说。这种方法的问题在于，黄金可以导电。这将直接否定石墨烯纳米带的特性，这就是为什么仅在基础研究中使用此方法的原因。然而，首先需要金作为催化剂来生产纳米带。此外，纳米带必须从金表面转移到另一个表面，这是一项非常棘手的任务。Amsharov及其同事发现的新方法解决了这一系列问题。

“我们的新方法使我们能够完全控制石墨烯纳米带的组装方式。该方法在技术上是相关的，因为它也可以在工业水平上使用。与以前的流程相比，它还更具成本效益。” Amsharov总结说。纳米带的应用领域很多：它们可以用于未来的存储和半导体技术，并且在量子计算机的发展中起着至关重要的作用。

参考：M. Kolmer，A.K.“直接在金属氧化物表面上进行原子精确的石墨烯纳米带的有序合成”Steiner，I.Izydorczyk，W.Ko，M.Engelund，M.Szymonski，A.-P. Li和K.Amsharov，2020年6月25日，《科学》。
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