《Science》報告義大利科學家研製基於鎳的高品質石墨烯

《Science》上發表的一篇研究報告（「在鎳上實現原子促進的石墨烯生長的實時成像」）揭示了鎳在石墨烯片生長中的催化作用。由義大利國家研究委員會（Iom-Cnr）和里雅斯特大學開展的這項研究提供了新的戰略，可以改進石墨烯材料的工業生產。

石墨烯是由單層碳原子組成的二維材料。它像塑料一樣具有柔韌性，並且表現出比鋼高100倍的機械強度。因此，它被認為適用於工業和技術領域的多種用途。但是，這種材料生產很困難，使用起來非常昂貴。

義大利國家研究委員會（Iom-Cnr）和義大利的里雅斯特大學物理系在義大利的里雅斯特（Trieste）進行的這項研究確定了鎳表面石墨烯生長的機制，為生產技術帶來新的可能性。

「我們知道，單個原子總是存在於金屬表面，在那裡它們可以自由地移動並參與其中發生的許多過程，」Iom-Cnr的Cristina Africh解釋道。「在我們的研究中，我們已經表明，在鎳表面上，移動的金屬原子起到催化劑的作用，促進了石墨烯的形成」。

通過近年來與Elettra-Sincrotrone Trieste合作開發的高速掃描模塊，科學團隊能夠實時記錄這一過程，揭示單個表面原子的行為，並且最近由於歐盟資助而得到改進。

研究人員介紹說：「使用掃描隧道顯微鏡，我們拍攝了石墨烯片在其生長期間發生的情況，在大約450攝氏度的溫度，每秒最多可以收集60幅圖像，幀速率遠高於電影攝影或電視中使用的和人眼感知的幀速率。

從視頻中可以清楚地看到，成長過程是逐行進行的，就像編織一根線形成一塊布的針織機一樣：在微觀層面上，各個鎳原子執行與機針相同的功能，增加按照有序的順序對織物邊緣進行新的縫合。自里雅斯特大學的Giovanni Comelli解釋道。「我們大學在Maria Peressi的指導下進行數值模擬，並與國家科爾多瓦大學（阿根廷）合作開展大部分基於量子力學的研究，闡明了實驗結果的所有細節，並清楚地解釋了鎳原子的作用，通過將它們暫時附著在石墨烯邊緣，允許包含新的碳原子。」

Africh總結道：「除了其相關的科學價值之外，這個結果對於應用而言是相當重要的，因為目前用於工業生產石墨烯的最廣泛使用的方法之一是利用鎳基底來生長以少量缺陷為特徵的石墨烯層以降低生產成本。因此，了解迄今為止未知的增長機制的細節，對於確定在工業水平上開發新的和更高效的石墨烯生產工藝的戰略至關重要。」

資料來源：Consiglio Nazionale delle Ricerche

文獻鏈接：Laerte L. Patera et al. Real-time imaging of adatom-promoted graphene growth on nickel, Science (2018). DOI: 10.1126/science.aan8782

end

智識諮詢

KISI_Consulting

Knowledge to Intelligence to Solution to Integration

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！