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用扫描电镜给石墨烯“洗个澡” 实现原子级洁净

   德国埃尔朗根-纽伦堡大学ErdmannSpiecker教授及其同事近日展示了一种电镜新玩法。他们通过在扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)装置中加入压电臂,实现了原位清洁石墨烯薄膜表面,其洁净程度达原子级别。此外,作者们在洁净石墨烯表面上利用特定表面吸附物生长了石墨烯。

  石墨烯的清洗利用了灰尘与石墨烯表面作用力微弱的特点,其清洁过程如拖地。作者们在SEM装置中加入两条前端连有金属钨探针的压电臂(图1b)。探针上下各一个,可从石墨烯膜上下两面接近,并在表面上移动。清洁时,先小心地将探针与石墨烯膜轻轻接触,然后在平面内移动。由于灰尘与石墨烯之间作用力比石墨烯层间作用力弱,因而探针可将吸附在表面的灰尘与石墨烯剥离,从而清洗石墨烯(图1c、d)。

蔡司扫描电镜

  石墨烯“洗澡”的(a)概念、(b)设备结构和(c、d)原理示意图。图源:Nat.Commun.清洁石墨烯膜可通过SEM实时观察。电镜图片显示,未处理的石墨烯表面附着大量长条状灰尘颗粒。通过探针在石墨烯表面上移动,可在不破坏石墨烯薄膜的前提下实现原子级别洁净程度。除SEM外,TEM也可同样为石墨烯“洗澡”。

蔡司扫描电镜

蔡司扫描电镜

  洁净的石墨烯表面可作为研究二维材料生长行为的平台。例如,作者们有意向洁净石墨烯表面引入Cu(II)-四苯基卟啉(CuTPP)分子,并通过电子束照射诱导这些分子在表面扩散)。含苯环的CuTPP分子扩散聚拢后利用电子束的能量交联并逐渐形成具有缺陷的单层石墨烯网络。通过调控交联时间和表面分子吸附密度,可原位合成多层石墨烯。

 

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