石墨烯由单层碳原子组成。优异的电子,热,机械和光学性能使石墨烯成为目前研究最多的材料之一。
但是,对于在电子和能源技术中的许多应用而言,石墨烯必须与其他材料结合使用:由于石墨烯太薄,因此当其他材料直接与石墨烯接触时,其性能会急剧变化中国化工网okmart.com。
但是,将石墨烯与其他材料在分子水平上结合是困难的:石墨烯与其他材料相互作用的方式不仅取决于您选择的材料,还取决于这些材料如何与石墨烯接触。
与其将最终的材料层粘附到石墨烯上,不如以适当的原子与石墨烯接触的方式,使它们“生长”在所需晶体结构中的石墨烯上。
直到现在,这类其他材料在石墨烯上“生长”的机制通常仍不清楚。来自维也纳工业大学和维也纳大学的研究团队进行的一项新的联合研究首次观察到氧化铟如何在石墨烯上生长。
氧化铟与石墨烯的结合非常重要,例如对于显示器和传感器。现在,结果已在科学杂志“高级功能材料”中发表。
石墨烯披萨
“与比萨饼一样,石墨烯技术不仅取决于石墨烯比萨饼的基质,而且还取决于其馅料,”负责这项研究的维也纳工业大学材料化学研究所的Bernhard C. Bayer解释说。“然而,如何将这些浇头应用于石墨烯至关重要。”
在大多数情况下,气态原子在石墨烯上凝聚。在氧化铟的情况下,它们是铟和氧。“但是有很多参数,例如背景压力,温度或这些原子定向到石墨烯的速度,都会极大地影响结果,” Bernhard Bayer说。
“因此,对实际发生的化学和物理过程有一个基本的了解是很重要的。但是,要做到这一点,就必须注意生长过程的进行。”
这正是研究团队现在成功完成的:第一次,是在电子显微镜下以原子分辨率观察到在石墨烯上生长氧化铟的各个步骤。
随机分布或完全对齐
“对我们而言,特别有趣的是,观察到的是,根据背景压力,氧化铟微晶要么随机地排列在石墨烯的晶格上,要么像乐高积木一样完美地相互贴合。
这种排列方式的差异会产生重大影响结合材料的应用特性”,该研究的第一作者Kenan Elibol说。
这些新发现将有助于使石墨烯与其他材料的集成在未来的应用需求方面更可预测和可控制。