一种制造纳米石墨烯的有效方法

原子力显微镜。铜探针可以在原子尺度上操纵物质。

你可能听说过石墨烯在美国，单原子厚度的碳分子薄片被认为是技术革命。石墨烯的单位称为纳米石墨烯;这些材料是针对特定功能定制的，因此它们的制造过程比普通石墨烯更复杂。纳米石墨烯是通过选择性地从碳和氢的有机分子中去除氢原子，这一过程被称为脱氢。

”脱氢这种反应发生在银、金或铜等金属表面，充当催化剂，是一种能够或加速反应的材料，”高级材料科学系助理教授盐tariakitoshi说。“然而，这个表面相对于目标有机分子来说很大。这就造成了制造特定纳米石墨烯的困难。我们需要更好地理解催化过程，并找到更精确的方法来控制它。”

盐tarii和他的团队，通过探索各种方法来进行纳米石墨烯的合成，找到了一种方法，这种方法可以提供必要的精确控制，而且非常有效。他们使用了一种叫做原子力显微镜(AFM)的特殊显微镜，这种显微镜用纳米针状探针测量分子的细节。这种探针不仅可以用来探测单个原子的某些特性，而且可以对它们进行操纵。

脱氢。含有一个不需要的氢原子的有机分子(左)和去掉氢原子的同一分子(右)

资料来源:©2020 Shiotari等人。

“我们发现AFM的金属探针可以打破有机分子中的碳氢键，”盐tarii说。“它可以非常精确地做到这一点，因为它的尖端是如此微小，而且它可以在不需要热能的情况下断开化学键。这意味着我们现在可以以比以往更可控的方式制造纳米石墨烯组件。”

为了验证他们所看到的，研究小组用多种有机化合物重复了这一过程，特别是两种结构非常不同的分子，即类苯和非类苯化合物。这证明了所讨论的AFM探针能够从不同的材料中提取氢原子。如果这种方法要扩大规模成为一种商业生产手段，这样的细节是重要的。

盐tarii说:“我设想这种技术可能是自下而上创造功能性纳米分子的终极方式。”“我们可以使用AFM对目标分子施加其他刺激，比如注入电子、电场或排斥力。能够在如此微小的尺度上看到、控制和操纵结构是令人兴奋的。”

这项研究发表在纳米快报．