小分子作為轉移媒介可實現高質量懸空單層石墨烯高效轉移

　　近日，西北農林科技大學理學院教授劉文林、副教授王曌采用環境友好小分子作為轉移媒介實現了高質量懸空單層石墨烯的高效轉移，相關研究成果發表在《自然-通訊》上。

　　具有原子厚度的二維材料在電子、光子學和能源等相關領域具有很高的應用前景。然而，轉移至襯底的二維材料受到襯底的散射作用會影響其本征性質的研究，懸空二維材料可以避免來自襯底的擾動，是反映材料的本征優良性能的最佳研究對象。然而大面積、潔凈懸空二維材料的制備存在著巨大的挑戰。其中，懸空石墨烯具有完美六方晶格、超高熱/電導率、機械強度和可忽略的背景噪聲在高分辨率透射電子顯微鏡（TEM）和冷凍電鏡成像等方面展現了巨大的實用前景。然而，傳統基于聚合物媒介和引入低表面能溶液的轉移方法難以制備大面積、潔凈的單層懸空石墨烯，特別是實現10 μm以上的高完整懸空樣品的制備。

　　該研究采用環境友好小分子環十二烷作為轉移媒介，通過利用環十二烷的不溶于水、室溫可升華及低熔點特性成功應用于高質量懸空單層石墨烯的高效轉移。以懸空電鏡載網為基底，在15μm以下懸空區域，完整度達到98%以上；最大單層懸空區域達到36μm。研究獲得的單層懸空石墨烯展現了高達4914的熱導率。該方法展現了優異的單層懸空石墨烯電鏡載網的批量化制備潛力，具備一定的商業價值。

　　該方法也可適用于其他懸空二維材料的制備，無論機械剝離的MoS2或者氣相沉積生長的MoS2都可以采用該方法實現懸空樣品的高完整制備。研究提出的懸空二維材料制備方法在冷凍電鏡中石墨烯電鏡載網助力生物大分子結構解析、二維材料的本征性能研究方面提供了新思路。

基于環十二烷轉移媒介制備單層懸空石墨烯。（課題組供圖）