一個蝸牛激發的靈感——石墨烯的新型滑移轉移方法面世

科技 04-01

自然界里蝸牛在爬行過程中，隨著其柔軟的軀體伸縮向前蠕動，會留下一道粘粘的痕迹。受到其運動過程中留下粘液的啟發，武漢大學化學與分子科學學院付磊教授的研究團隊設計了一種表面包覆有石墨烯的液態「蝸牛」，當這隻「石墨烯液態金屬蝸牛」在目標基底上爬行時，即能將石墨烯滑移到基底上，當然，他們的「蝸牛」爬得快得多（僅為幾秒），這是目前已知最快的轉移方法。

「石墨烯液態蝸牛」是通過化學氣相沉積法（CVD）在以鎵（Ga）為代表的液態金屬催化劑上生長得到的，所得石墨烯面積大、缺陷少、層數極為均勻，這為後續石墨烯的轉移提供了良好的基礎。液態金屬由於其獨特的物態，其中原子具有良好的可易位性，這是液態金屬上石墨烯能夠採用滑移方法實現轉移的前提。僅需施加一個水平滑移力，即可在數秒內將石墨烯從液態金屬表面滑移轉移到目標基底上。由於整個過程中沒有引入任何輔助載體，所以此法獲得的石墨烯表面非常乾淨、無雜質殘留（如常規轉移方法難以避免的殘膠）。此外，液態金屬本身超平滑的表面和滑移轉移過程中的水平側推力，使得石墨烯與目標基底之間良好貼合，從而實現無破損、無褶皺的轉移。

更有趣的是，這隻「石墨烯液態金屬蝸牛」是可以拓展的。通過改變液態金屬的組份，我們可以降低這隻蝸牛的熔點，如Ga–In–Sn（62%-25%-13%）的熔點可低至5℃，使得天冷的時候仍能實現快速轉移；通過改變蝸牛的「外衣」，給它包覆上其它材料，如h-BN，可拓展至其它二維材料的滑移轉移；如若改變蝸牛爬行的「陸地」，如SiO2/Si、石英、塑料，則可獲得各種石墨烯功能複合材料。

這種新型的滑移轉移方法具有超快速（幾秒），可控性高（均勻的層數，大面積的和精確定位）和高保真（無褶皺、無裂紋、無污染）的特色，這將極大地推進石墨烯的基礎研究和其未來的工業化應用。相關成果發表於Advanced Science（DOI: 10.1002/advs.201600006）。

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一個蝸牛激發的靈感——石墨烯的新型滑移轉移方法面世