中國粉體網(wǎng)訊 材料導電性是否良好的衡量標準是看電子能否快速通過。在這一點上，石墨烯的表現(xiàn)令人驚嘆，它是目前在導電性方面前景最好的材料。然而，科學家們在將石墨烯做大開發(fā)新應用時發(fā)現(xiàn)，石墨烯在大尺寸下電子遷移率會降低，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的兩所大學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)量檢測和把控程度。是他們教會我們，既然不可避免那我們可以學會共處。

左邊為不做處理的石墨烯光學顯微鏡圖；右邊為用蒸汽氫氟酸刻蝕兩分鐘后的石墨烯光學顯微鏡圖 （圖片來源：瑞典皇家理工學院）

因為石墨烯表現(xiàn)出很多常規(guī)材料不能匹及的性能，科學家們對它的應用研究尤其上心。到目前為止，這種應用探索幾乎涉及未來技術的各個方面，其中就包括最關鍵的能源問題和健康問題。石墨烯只有一個原子厚度，但卻是有史以來強度最高的材料，再加上它異常突出的電、熱、光學性能，幾乎可以想象，未來在晶體管、傳感器、儲能器、柔性電子器件和生物醫(yī)學行業(yè)都少不了它的身影，它的應用潛力不可限量。

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，當用這個方法制備大片石墨烯時，石墨烯片尺寸在100mm×100mm或150mm×150mm 附近就會出現(xiàn)沉積缺陷形成晶界，進而影響電子遷移率。

瑞士皇家理工學院的Xuge Fan博士發(fā)現(xiàn)了這個現(xiàn)象，并立即對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，會影響散射電子的流動，并嚴重影響石墨烯的材料性能。但這個是不可避免的，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，我們必須學會和它們一起生活�！�

觀察石墨烯晶界可不是簡單的事情，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）蝕刻和光學顯微鏡結合起來使用，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)晶界缺陷的當下，這種技術會使對石墨烯質(zhì)量的檢測和把控更上一層樓，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單有效。我們的方法可以在兩分鐘內(nèi)完成對大片石墨烯樣品內(nèi)晶界密度的快速評估，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，隨著石墨烯應用逐漸增多，這種技術還可用于制備石墨烯貼片分析設備，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器件性能的影響。

Fan博士以第一作者的身份將相關結論以論文形式發(fā)表在《Science Advances》期刊上，論文標題為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）。

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）