平面石墨烯可自摺疊成3D結構

石墨烯自摺疊成花形結構。 圖片來源：美國約翰·霍普金斯大學

科技日報北京10月10日電 （記者聶翠蓉）據物理學家組織網9日報道，美國約翰·霍普金斯大學和麻省理工學院的科學家合作，利用全新方法讓平面石墨烯自摺疊成3D幾何形狀。發表在最新一期《科學進展》雜誌上的這一成果，將為用石墨烯研製可穿戴電子設備、活細胞膠囊和摺疊式晶體管等帶來更廣闊的前景。

作為一種新型納米材料，石墨烯因具有超薄、強度大、導電導熱性能強等特性，10年來經常出現在新聞報道中，在生物感測器和可穿戴電子設備領域帶來系列全新應用。但這些應用裝置需要將平面石墨烯製成三維結構，現有方法主要利用蝕刻技術讓石墨烯層在某個基底物上形成想要的形狀，許多形狀無法獲得，因此研究人員一直在尋找更好的方法。

在這項以約翰·霍普金斯大學徐偉南（音譯）為第一作者的新研究中，研究人員開發出一種全新的微圖形處理技術，石墨烯層在加熱過程中能沿著預先設定的線條彎曲，像人工摺紙一樣摺疊成3D結構。這種新方法具有兩大優勢，其一，能避免之前工藝中出現的石墨烯特性受損，摺疊過程可完全保留石墨烯的導電導熱等性能；其二，3D形狀內的摺痕可形成能量帶隙，進一步提高石墨烯的導電性能。

研究人員表示，新技術還能與傳統光刻技術兼容並應用於晶片中，且能進行高度並行處理，不會出現規模化生產障礙。他們在測試中利用這種摺疊技術製造出能包裹活細胞的3D結構、非線性電阻器以及一種晶體管裝置，3D石墨烯將為人們帶來各種非常好用的可穿戴電子設備和置於活體生物體內的感測器。

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