2009-08-17

相機閃光讓絕緣材料變導體(石墨烯)

Camera flash turns an insulating material into a conductor
http://www.physorg.com/news169312509.html

August 12th, 2009

一絕緣體現可經由普通的相機閃光轉變成導體。

西北大學有位教授以及他的學生發現一種將石墨氧化物(graphite oxide ) -- 一種低成本的絕緣體由氧化的石墨粉末製成 -- 轉變成石墨烯(graphene,石墨薄膜)的新方法,那是一種被熱烈研究的材料,能導電。科學家們相信,石墨烯可用來產稱低成本、基於碳的透明與彈性電子裝置。

先前要還原石墨氧化物的製程得依賴有毒的化學物質或高溫處理。這種簡單新製程的點子來自於突發的靈感:一台相機的閃光能立即加熱石墨氧化物,並將它轉變成石墨烯?

這種製程,由 Jiaxing Huang,西北大學 McCormick 工程與應用科學學院材料科學與工程助教授,以及他的畢業生 Laura J. Cote 與博士後研究 Rodolfo Cruz-Silva 所發明,發表在 8/12 當期的 Journal of the American Chemical Society 上。

材料科學家先前已使用高溫加熱或化學還原法從石墨氧化物製造石墨烯。不過當石墨氧化物混雜其他東西時,例如聚合物,這些技術可能會有問題,因為聚合物成份也許無法在高溫處理下存留,也有可能阻止還原用的化學物質與石墨氧化物反應。

在 Huang 的閃光還原製程中,研究者們僅拿一台消費型相機到石墨氧化物上,一陣閃光後,這材料現成了一片蓬鬆的(fluffy)石墨烯。

"光脈衝透過這種光熱(photothermal)製程提供非常有效的加熱,那很迅 速、節能且無化學物質," 他說。

當使用光脈衝時,光熱加熱不僅會還原石墨氧化物,它也使絕緣的聚合物與石墨烯薄片融合,導致一種熔接的導電複合物產生。

把那些印在張簡單透明薄膜上的圖樣當成光罩使用,閃光還原(flash reduction)創造出有圖案的石墨烯薄膜。這種製程在絕緣的石墨氧化物薄片上創造出圖案 -- 本質上就是一種彈性電路。

該研究小組希望接下來在單層原子的程度上,在單層石墨氧化物上創造更小的電路。(目前的製程僅在更厚的薄膜上完成。)

"如果我們能在單一一片石墨氧化物上創造奈米電路," Huang 表示,"那麼在為電子裝置構圖(patterning)上,那將握有很大的希望。"

※ 相關報導:

* Flash Reduction and Patterning of Graphite Oxide and Its Polymer Composite
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja902348k
Laura J. Cote, Rodolfo Cruz-Silva and Jiaxing Huang
J. Am. Chem. Soc., 2009, 131 (31), pp 11027–11032
Publication Date (Web): July 14, 2009
doi: 10.1021/ja902348k
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