一种高效制造电力和显示设备用纳米石烯的方法

纳米石墨烯是一种可以从根本上改进太阳能电池、燃料电池、LED等的材料。通常情况下，这种材料的合成一直是不精确的，很难控制。第一次，研究人员发现了一种简单的方法来精确控制纳米层的制造。在这样做的过程中，他们揭示了之前不清楚的纳米石烯生产的化学过程。石墨烯是一种单原子厚度的碳分子薄片，可能会彻底改变未来的技术。石墨烯的单元被称为；它们是为特定的功能量身定做的，因此，它们的制造过程比普通石墨烯的制造过程要复杂得多。纳米石墨烯是通过选择性地从有机分子中去除碳和氢来制造的，这个过程被称为脱氢。

高级材料科学系的助理教授Akitoshi Shiotari说，脱氢是在银、金或铜等物质上进行的，银、金或铜作为催化剂，是一种能够促进或加速反应的材料。然而，相对于目标有机分子，这个表面很大。这就增加了制作特定纳米层的难度。我们需要更好地理解催化过程，需要更精确的方法来控制它。

Shiotari和他的团队通过探索各种方法进行纳米烯合成，提出了一种既提供必要的又非常有效的方法。他们使用了一种名为原子力显微镜(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。这种探测器不仅可以用来探测单个原子的某些特征，还可以用来操纵它们。

我们发现原子力显微镜的金属探针可能会破坏碳氢键，盐太利说。它可以非常精确地做到这一点，因为它的尖端是如此之小，而且它可以在不需要热能的情况下打破束缚。这意味着我们现在可以以比以往任何时候都更可控的方式制造纳米碳烯组件。

为了证实他们看到的是什么，研究小组对各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，称为苯并酮和非苯并酮。这表明我们正在讨论的原子力显微镜探针能够从不同类型的材料中拉出氢原子。如果要将这种方法扩大到商业生产手段，这样的细节是很重要的。

Shiotari说：我认为这项技术可能是自下而上创造功能性纳米分子的终极方法。我们可以使用原子力显微镜对目标施加其他刺激，如注入电子、电场或排斥力。能够看到、控制和操纵如此微小的结构是令人兴奋的。更多信息：Akitoshi Shiotari等人，用于纳米摄影合成的可操纵金属催化剂，Nano Letters(2020)。Doi：10.1021/acs.nanolett.0c03510