p Grafeno, especialmente o cristal único de grafeno, é um material estelar para fotônica e eletrônica do futuro devido às suas propriedades únicas, como a mobilidade do portador de carga intrínseca gigante, registrar a condutividade térmica, super rigidez e excelente transmissão de luz. Contudo, se o grafeno pode corresponder às expectativas depende de confiabilidade, síntese de alta qualidade com alta eficiência. p Recentemente, um grupo de pesquisa da Universidade de Wuhan, China, explorou o excitante crescimento rápido de grandes cristais de grafeno em Cu líquido com uma taxa de até 79 μm s-1 com base na estratégia de deposição de vapor químico de metal líquido. Os resultados são publicados em Science China Materials

p O Prof. Lei Fu disse:"A propriedade natural do metal líquido o qualifica como uma plataforma ideal para a nucleação de baixa densidade e o rápido crescimento do grafeno. O catalisador de metal líquido possui uma superfície quase atomicamente lisa com uma alta taxa de difusão, o que pode evitar os defeitos e limites de grão que são inevitáveis ​​no metal sólido. Os ricos elétrons livres no Cu líquido aceleram a nucleação do grafeno, perceber a nucleação de cristais únicos de grafeno em segundos. E enquanto isso, a superfície lisa isotrópica suprime grandemente a densidade de nucleação. Além disso, a rápida transferência de massa de átomos de carbono devido à excelente fluidez do Cu líquido promove um crescimento rápido. "

p Eles estudaram sistematicamente o comportamento de nucleação e crescimento do grafeno em Cu sólido e Cu líquido. Como uma comparação com Cu sólido, a densidade de nucleação do grafeno no Cu líquido exibe um forte declínio e a energia de ativação relacionada também diminui. Quanto à taxa de crescimento, a taxa de crescimento do grafeno no Cu líquido é quase duas ordens maior em comparação com a do Cu sólido.

p A fim de elucidar a cinética de crescimento do crescimento do grafeno no Cu líquido, eles empregaram espectros Raman de marcação de isótopos de carbono e espectros de massa de íons secundários de tempo de voo para rastrear a distribuição dos átomos de carbono no Cu líquido. Eles relatam que ¹³ C e ¹² Os átomos de C se misturam uniformemente em cada cristal único de grafeno, e um certo número de átomos de carbono pode ser detectado na maior parte do Cu líquido, em comparação com a situação em Cu sólido com solubilidade de carbono extremamente baixa.

p Ao contrário do modo de crescimento de adsorção de superfície em Cu sólido, o suprimento de precursor para o crescimento de grafeno no Cu líquido pode vir da adsorção de superfície e da segregação em massa. Isso pode ser atribuído às ricas vagas em Cu líquido, em que os átomos de carbono podem primeiro se difundir na massa de metal antes de segregar e precipitar em direção à superfície de Cu. As contribuições binárias do suprimento de precursor, ou seja, a adsorção de superfície e a segregação em massa, acelere o rápido crescimento do grafeno.

p "Achamos que o estudo da velocidade de crescimento do grafeno no sistema de Cu líquido enriquecerá o mapa de pesquisa do crescimento de materiais bidimensionais (2-D) em metal líquido, "diz o Prof. Lei Fu." Comportamentos mais interessantes e únicos na superfície do líquido estão para ser descobertos. A estratégia de metal líquido para o rápido crescimento do grafeno será estendida a vários materiais 2-D e, assim, promoverá suas futuras aplicações. "