新方法可生產(chǎn)形狀尺寸可控的石墨烯量子點(diǎn)

美國(guó)堪薩斯州立大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種新方法，可生產(chǎn)出大量形狀和尺寸可控的石墨烯量子點(diǎn)，這或?qū)殡娮訉W(xué)、光電學(xué)和電磁學(xué)領(lǐng)域帶來革命性的變化。相關(guān)研究報(bào)告發(fā)表在近日出版的《自然·通訊》雜志上。
    由于邊緣狀態(tài)和量子局限，石墨烯納米結(jié)構(gòu)（GN）的形狀和大小將決定它們的電學(xué)、光學(xué)、磁性和化學(xué)特性。目前自上而下的GN合成方式有平板印刷術(shù)、超聲化學(xué)法、富勒烯開籠和碳納米管釋放等。但這些方法都具有生產(chǎn)率低、形狀尺寸不可控、邊緣不光滑、無法輕易轉(zhuǎn)移至其他基底或溶解于其他溶劑等問題。
    該校化學(xué)工程系的維卡斯·貝里教授等科研人員利用鉆石刀刃對(duì)石墨進(jìn)行納米切割，使其變成石墨納米塊，這是形成石墨烯量子點(diǎn)的前提。這些納米塊隨后將呈片狀脫落形成超小的碳原子片，生成的ID/IG比值介于0.22和0.28之間，粗糙度低于1納米的石墨烯結(jié)構(gòu)。科研團(tuán)隊(duì)通過高分辨率的透射電子顯微鏡和模擬證明，生成的GN邊緣筆直、光滑，而通過控制GN的形狀（正方形、長(zhǎng)方形、三角形和帶狀）和尺寸（不超過100納米），研究人員能夠大范圍控制石墨烯的特性，使其應(yīng)用于太陽(yáng)能電池、電子設(shè)備、光學(xué)染料、生物標(biāo)記和復(fù)合微粒系統(tǒng)等方面。
    貝里表示，新型石墨烯量子點(diǎn)材料在納米技術(shù)領(lǐng)域具有巨大的發(fā)展?jié)摿Γ麄兤谕芡ㄟ^此次研究進(jìn)一步促進(jìn)石墨烯量子點(diǎn)的發(fā)展。