石墨烯在液態(tài)銅（Cu）上動(dòng)態(tài)生長(zhǎng)過(guò)程的原位研究和新的組裝現(xiàn)象，對(duì)于深入了解石墨烯的特殊行為和自組裝機(jī)理具有重要意義。本文報(bào)道了通過(guò)原位成像直接觀察石墨烯在液態(tài)銅上的生長(zhǎng)和運(yùn)動(dòng)行為。給出了石墨烯在液態(tài)銅上運(yùn)動(dòng)的證據(jù)，證明了石墨烯的平移和旋轉(zhuǎn)行為受液態(tài)銅表面條件的影響。通過(guò)實(shí)時(shí)捕捉石墨烯的動(dòng)態(tài)變化，揭示了石墨烯陣列的自組裝過(guò)程。進(jìn)一步的分析強(qiáng)調(diào)了液態(tài)銅表面能的重要性以及自組裝過(guò)程中石墨烯構(gòu)建塊之間的相互作用。為了靈活控制石墨烯陣列的組裝結(jié)構(gòu)，還研究了生長(zhǎng)參數(shù)。這項(xiàng)工作提供了對(duì)石墨烯運(yùn)動(dòng)和組裝行為機(jī)制的深入了解，可用于指導(dǎo)2D材料的可控操作并且可按需制造具有所需性能的組裝結(jié)構(gòu)。
圖1. 石墨烯在液態(tài)銅上的原位生長(zhǎng)。a)成像石墨烯生長(zhǎng)行為的原位研究系統(tǒng)示意圖；b)在CVD反應(yīng)器中石墨烯單晶生長(zhǎng)示意圖；c) 1100°c時(shí)獲得的石墨烯在液態(tài)Cu上生長(zhǎng)的Rad-OM圖像
圖2. 實(shí)時(shí)觀察石墨烯薄片在液態(tài)Cu表面的運(yùn)動(dòng)行為。a)石墨烯薄片在液態(tài)cu上的平移運(yùn)動(dòng)示意圖；b-d) 石墨烯平移運(yùn)動(dòng)時(shí)的原位Rad-OM圖像。；e)石墨烯改變運(yùn)動(dòng)方向示意圖；f-h)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中石墨烯的原位Rad-OM圖像
圖3. 實(shí)時(shí)觀察石墨烯在液態(tài)銅上的自組裝。a-f)生長(zhǎng)和自組裝過(guò)程的原位Rad-OM圖像；g)石墨烯尺寸與生長(zhǎng)時(shí)間的關(guān)系圖。分析區(qū)域?yàn)?a)中標(biāo)記的區(qū)域。誤差棒代表25石墨烯測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)誤差；h)石墨烯密度與生長(zhǎng)時(shí)間的關(guān)系圖。分析區(qū)域?yàn)?a)中標(biāo)記的區(qū)域；i)相鄰石墨烯之間的距離隨生長(zhǎng)時(shí)間的關(guān)系圖。分析區(qū)域?yàn)?a)中標(biāo)記的區(qū)域。誤差棒代表45石墨烯測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)誤差
圖4. 排列石墨烯陣列的自組裝機(jī)制。a)石墨烯在液態(tài)Cu上生長(zhǎng)和自組裝過(guò)程示意圖；b-e) 分別在24、52、141、181 s時(shí)石墨烯陣列演化的Rad-OM圖像
相關(guān)研究成果由武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院的Lu yang Wang等人于2021年發(fā)表在Advanced Science (https://doi.org/10.1002/advs.202100334)上。原文：In Situ Investigation of the Motion Behavior of Graphene on Liquid Copper。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)
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