生产大而干净的二维材料变得简单

自从近二十年前发现二维形式的石墨(称为石墨烯)以来，人们对具有特殊物理特性的二维材料的兴趣猛增。众所周知，石墨烯是通过使用胶带剥离块状石墨来生产的。虽然它足以获得诺贝尔奖，但这种方法有其缺点。一个国际表面科学家团队现已开发出一种简单的方法，可以使用三种不同的基材从一系列材料中生产出大而干净的二维样品。6 月 1 日的Advanced Science杂志描述了他们的方法，原位动力学单层合成 (KISS) 。

二维材料具有散装材料所不具备的物理特性。电荷载流子的限制是其原因之一。有两种方法可以生产这些二维材料：剥离更大的晶体或生长二维层。去角质意味着从较大的晶体上剥离层，直到只剩下一层。“这个过程非常耗时，需要特定的技能和设备，”格罗宁根大学(荷兰)的表面科学家、高级科学论文的第一作者 Antonija Grubišić-Čabo说。“此外，它通常会产生非常小的薄片，而使用的胶带会在其表面留下聚合物。”

金子

制作二维电影是另一种方法。这允许在受控条件下生产大样本。“然而，研究如何生长这种二维材料通常需要花费大量时间。而且这个过程并不总是会产生完美的层，”Grubišić-Čabo 说。她与最后一位作者 Maciej Dendzik 一起组建了一个由同事组成的“梦之队”，其中许多人以前曾在奥尔胡斯大学(丹麦)作为博士生一起工作，以开发一种用于生产 2D 材料的简单技术。

“我们知道一些使用金膜去除散装材料角质的实验。但这些主要是在空气中进行的，这意味着这种技术不太适合空气敏感材料或表面科学研究。该团队想要一种能够在一系列基材上生产空气敏感二维材料的技术。在他们的第一次尝试中，他们在高真空室中使用了金晶体。“我们基本上将晶体撞击到块状材料上，发现一个漂亮的二维层粘在了黄金上。” 为什么会发生这种情况尚不清楚，但该团队怀疑与黄金的结合比将块状晶体中的各层保持在一起的范德华力更强。

设备

他们在第一个实验的基础上，在舞台上添加了一个弹簧，其主体材料充当减震器，从而可以更好地控制金晶体的影响。此外，该团队还表明，银和半导体锗都可以用作剥离二维材料的基板。“金晶体是表面科学实验室的标准特征，例如，它们用于校准仪器。科学家们不喜欢损坏这些晶体，但在这些实验中并没有发生这种情况，”Grubišić-Čabo 说。'而且我们已经改变了使用单晶金薄膜的协议。这具有能够溶解金的额外优势，因此我们可以分离二维样品，只要它在空气或液体中稳定。

这些分离的样品可用于下一阶段：使用 KISS 技术生产的二维材料构建设备。“这还不可能，但我们正在努力，”Grubišić-Čabo 说。“所以，我们所拥有的是一种以非常简单的方式生产非常干净、大型二维样本的技术，这使我们能够创建对空气敏感的二维材料。此外，我们的技术使用的标准设备几乎存在于每个表面科学实验室。

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