控制方向,边缘几何和化学蒸汽沉积石墨烯的厚度

妮可Grobert教授和Adrian T默多克的牛津大学材料和尼克·吉尔伯特从AZoNetwork谈谈自己最近的研究亚博网站下载控制方向,边缘几何和化学蒸汽沉积石墨烯的厚度。

创造优异的石墨烯被认为是一个主要的障碍在寻找材料的大规模商业化…但是为什么它这么重要,形成大缺陷表有空吗?

石墨烯已收到了数量惊人的兴趣在过去的几年里,以至于现在通常被称为奇迹的材料将改变21世纪。然而,所有这些利益,进而商业化潜力,源于石墨烯的独特性质;单原子厚度的物质,非常强大,灵活,和一个伟大的电气和热导体,等等,不一而足。问题是,目前还没有方法可以产生大面积的高质量的石墨烯,展览的最佳属性是著名的!在实践中,即使是最好的大面积石墨烯增长了心血管疾病将是一个多晶片与许多晶界和缺陷。这些缺陷不利地影响表的属性,包括机械强度和电气运输,从而降低石墨烯的应用程序的适用性。的目标,创造优异的石墨烯,是生产高品质的材料,然后可以在尽可能多的应用程序容易使用。

什么是最常见的类型的缺陷中发现石墨烯?

首先,如果考虑在一个完美的石墨烯晶格缺陷,有很多场景,可以产生缺陷,包括原子空缺(单个或多个碳原子失踪),重组的石墨烯网络(例如Stone-Wales缺陷,引入五边形和七边形的六角形晶格),吸附原子,杂原子,边缘状态。当然,值得一提的是,在某些情况下这些缺陷可能是有益的,例如,添加杂原子在石墨烯网络可能导致对电子掺杂的石墨烯片,和还将提供本地化的网站增加化学反应。

然而,如果我们考虑一个大面积CVD石墨烯片,而上面的缺陷将出席晶界,可能还有不一致导致的缺陷的报道在铜表面的石墨烯表和多层膜的存在。

什么是这些缺陷的发生的主要原因?

答案是相对直接,克服这些缺陷的解决方案是棘手的,但Adrian T默多克,让我介绍一下我的DPhil学生,谁在这个项目中扮演了一个重要的角色,谁找到了一些解决这些问题的答案。

缺陷出现由于CVD发生形成的方式。虽然常说,大面积的CVD石墨烯可以产生在铜衬托,这种表不形式。相反,许多小的石墨烯片,称为域,成核和生长一个单原子厚度的物质层上的铜表面。最终这些域合并在一起,这样整个铜箔是完全由多晶的石墨烯薄膜。晶界将形成邻域合并,并在这些网站,大多数的缺陷将会出现。当然,经济增长过程并不完美,所以除了单个域内可能会有一些缺陷的存在。

英国如何inVia拉曼系统帮助你识别和描述缺陷?

的英国inVia喇曼提供了机会,大面积石墨烯的拉曼光谱的映射铜表面。石墨烯的拉曼光谱是众所周知的,特征峰的位置和强度提供样品质量的信息,包括层数、存在的缺陷和压力。它是公平地说,InVia系统是最先进的,主要是由于它的灵活性;它允许喇曼从平方英寸区域映射到亚微米,因此可以提供样品质量的一般概述个人领域的详细分析。

图片1。二维石墨烯的拉曼图带宽CVD石墨烯样品。这张图片说明了在石墨烯层数的变化样区,用鲜红的地区组成的厚材料比深红色区域。

什么其他信息给你关于石墨烯的拉曼分析形成过程和石墨烯薄膜的性质?

通过关联喇曼映射地图的铜表面的晶体取向(通过电子背散射衍射)我们也能够观察到石墨烯厚度的变化在不同的铜样品在低压条件下种植的谷物。

生产石墨烯的主要方法是什么?

有很多不同的技术包括微机械剥离(透明胶带法)、化学处理的石墨,碳化硅外延生长,生长在金属表面,一般通过化学蒸汽沉积。每种方法显示了优点和缺点。例如,微机械剥离产生高质量的石墨烯薄片,但本质上是限制在微米大小的样本。另外,石墨的化学处理声波降解法在故意选择溶剂,或减少了氧化石墨烯的生产,生产大量的解决方案或石墨烯粉末,适合作为墨水和染料,使用或合并在复合,但显示生产大面积的机会有限,单层表。

你的研究目前集中在使用CVD生长石墨烯——这种方法的主要好处是什么在上面提到的其他方法吗?

化学蒸汽沉积在金属表面显示了大面积的工业化生产的潜力最大的单层石墨烯适合透明,使用导电层、表面涂层,或集成到电子设备。技术使用相对廉价的金属箔,经常铜,作为基质,通过控制反应物气体混合物的质量和类型产生的石墨烯可以仔细控制。石墨烯的尺寸表生产因此限制只有金属箔的大小,和一个合适的反应室进行心血管疾病的增长。

如何使用铜衬底援助石墨烯的生长吗?和其他基质可以吗?

铜基板作为催化剂和底物分解为甲烷和石墨烯adlayer的增长。生长石墨烯也被证明在许多其他类型的过渡金属基板,镍、铂、铱、钌等铜的主要优势,除了它的可用性和低成本、低溶解度的碳在金属,这意味着控制石墨烯层的厚度明显更容易与其他金属相比,大量的碳可以溶解,然后隔离期间表面冷却(例如镍)。

如何是CVD方法有利于石墨烯相对于上述技术的商业化?

CVD技术是生产大面积石墨烯的首要人选。诚然,增长SiC也显示了一些潜在的生产大面积床单,然而,底物和反应条件要求的成本更加昂贵。CVD技术似乎是最有效的成本,同时,由于底物的性质和反应系统,可以很容易地升级为工业生产水平。我想提到的生产大量的石墨烯粉末通过化学过程无疑将实现工业大量(或取得),在复合材料是否适合合并或多层导电表面涂层,然而这是一个非常不同类型的石墨烯与CVD我们可以生产。此外,重要的是要强调,石墨烯的整体外观的变化与不同的生产方法。虽然它仍然是石墨烯并不一定适合所有的应用程序。因此,每一个石墨烯应用程序将需要定制生产技术对一种特定的应用程序或应用程序,如电子设备和薄膜复合材料——常常被忽视的事实的媒体,但基本的重要性,因此必须指出更强烈。亚博网站下载

你能给我们一个更了解如何控制石墨烯片的方向沉积呢?

我们最近出版的关键发现是,石墨烯的生长铜并不完全是随机的,事实上,铜表面上的石墨烯领域定位实际上是依赖于铜的晶体学取向关系;似乎有更多的外延要比研究人员先前认为的关系。我们发现六角石墨烯领域结合锯齿形边缘平行于一个特定的方向,铜< 101 >、铜(111)和铜(101),而在铜(001)域对齐两个方向。有了这个知识,我们现在可以推荐特定的铜表面,即铜(111)和铜(101),有利于生产的大面积石墨烯薄片组成的领域保持一致。

哪些方面你的研究小组将专注于下一个吗?

我的研究的重点是在合成、加工、和描述小说碳和无碳0 d, 1 d, 2 d纳米材料。亚博网站下载我们使用这些纳米材料作为构建块对开亚博网站下载发新型多功能纳米结构层次和调查是针对实施在医疗行业的应用程序发现和使用能源和结构应用程序。生产路线控制纳米材料的制造包括化学蒸汽沉积,模板路线,电弧放电,湿化学技术。亚博网站下载最先进的现场描述为了阐明中扮演着关键角色的重要性,个人成长参数形成和控制这些新颖的纳米材料的结构性能关系的研究。亚博网站下载

石墨烯是这些材料和扮演重要的角色在我们所有的策略研究。亚博网站下载因此,我们目前有很多有趣的话题被调查,发展中国家在这一发现也继续我们的一些其他工作,即将发表。我来提几个。我们在尽力生产大面积石墨烯组成的对齐和偏差域和调查这些电影的属性。我们也调查大域和最近的增长0.5毫米单晶生产领域。我们希望能够变得更大。另一个主题是掺杂的石墨烯杂原子来控制电特性。我们最近的达到原子水平杆成像nitrogen-doped石墨烯,并调查这些样品的电气性能,同时尝试掺杂硼和其他元素。

有兴趣激增和商业相关专利申请未来石墨烯的应用;你认为为什么有这么多的兴趣,你认为这种级别的投资材料是合理的?

正如前面提到的,这些重大利益的原因是由于难以置信的原始石墨烯的性质,通过遵循,未来潜在的应用程序可以集成。一旦你开始考虑这些属性可以快速设想许多应用程序提供广泛的领域。由于这一点,我相信,投资水平是有道理的。采取基础研究应用解决现代社会的需求需要时间和金钱——通常是更多比人们认为或希望花。虽然仍然有争议的石墨烯是否会履行一些最初的炒作,以及是否将利用其所有不可思议的属性,我相信不会很久直到某种形式集成到石墨烯上可用的产品和市场,并从那里我预见到石墨烯会发现无数应用程序。在这个意义上的投资是合理的,也需要石墨烯更上一层楼。然而,它也必须说,有许多其他学科(“石墨烯”)是重要的但只是没有运气接受相同数量的宣传。我想有一个元素是在正确的时间在正确的地点。它并不总是100%公平。

石墨烯被欧盟委员会强调,他承诺€10亿开发的物质作为欧洲的第一个“未来新兴技术”项目,这将如何影响石墨烯的研究方向?

授予欧洲研究人员提供了一个惊人的机会通过共同努力影响石墨烯的全球发展。在一个领域获得尽可能多的利益石墨烯并成功的关键是精确调查和金融投资。石墨烯的提议突显出一些方向的未来调查和通过提供大量的资金我相信你将会看到一个可衡量的结果在未来几年,将欧洲的石墨烯竞赛。欧洲是一个令人鼓舞的环境工作,我想认为“石墨烯”可以作为一个“榜样”欧洲的科学和未来投资蓝天研究市场。亚博老虎机网登录一个不能忘记:无应用科学基础或蓝天研究投资。亚博老虎机网登录

下一个关键步骤是什么商业石墨烯的时间表吗?

如果单独工作,无论是学术界还是行业将多大进步。石墨烯是完美的例子,与行业密切合作和发展是至关重要的克服死亡之谷。

如果人们想要找出更多关于你正在进行的研究——最好的地方在哪里?

纳米材料的设计团亚博网站下载队的网站可以找到http://www-grobert.亚博网站下载materials.ox.ac.uk

关于妮可Grobert教授

妮可Grobert教授的研究小组专注于合成、加工、和描述小说碳和无碳纳米材料,包括纳米粒子、纳米管、纳米棒、纳米材料石墨烯和其他2 d。亚博网站下载yabo214此外,多功能分层纳米结构也在开发和实施调查的医疗领域和使用能源应用程序。

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关于Adrian T默多克

艾德里安收到了纳米技术与一级荣誉学士科廷大学,澳大利亚作为约亚博老虎机网登录翰科廷大学学者学习。他的荣誉论文关注高分辨率原子力显微镜小说有机框架的描述。从2008 - 2009年艾德里安担任研究助理纳米化学方面的研究所,研究油水乳剂在脱气系统的基本原理。

2009年艾德里安被授予联邦研究生奖学金和克拉兰敦牛津大学研究资助研究DPhil Grobert集团的一部分。艾德里安目前的研究兴趣包括研究CVD生长石墨烯的金属基板(e。g铜、Pt)、CVD的原位杂原子掺杂石墨烯使用液态和气态前体,和最先进的显微镜和描述石墨烯及相关碳和无机纳米材料。亚博网站下载