中科院物理研究所:剝離多層石墨烯和其他層狀材料中的皺褶網絡

2021-01-11 材料分析與應用

本文要點

在多層石墨烯（MLG）薄片中產生皺褶網絡，該薄片從石墨剝離到PDMS基底上; 將組件重複浸入液氮中並從液氮中取出，PDMS的快速冷卻使其收縮，導致壓縮應力，導致MLG薄片中形成皺紋。

成果簡介

一種在多層石墨烯和其他層狀材料上產生皺褶的有效方法。由於大的熱膨脹係數差異，可以在液氮中的「衝擊」冷卻期間將雙軸壓縮應用於支撐在PDMS基板上的多層石墨烯，以在幾秒內產生皺褶狀。與單軸壓縮產生的平行皺紋不同，雙軸壓縮可以產生包含連接的皺褶狀網絡。通過原子力顯微鏡（AFM）和拉曼光譜研究的皺褶狀。氫等離子體蝕刻和AFM表徵結果表明，沿扶手椅方向優先產生這種皺摺。拉曼光譜表明，多層石墨烯中的褶皺處的層間耦合與未變形區域中的層間耦合不同，並且弱於未變形區域中的層間耦合。高解析度透射電子顯微鏡測量表明，應變區域的層間距離增加。

圖文導讀

圖1。快速冷卻法製備多層石墨烯中的皺紋。

這種快速冷卻方法還在剝離到PDMS薄膜基材上的GaS，MoS 2和WSe 2薄片中產生皺紋（圖2），因此可以推廣以在任何2D材料中製備皺紋網絡。

圖2。在GaS（a），MoS 2（b）和WSe 2（c）的薄片上產生的皺紋網絡的光學圖像。

圖3。AFM表徵剝落的MLG片中的皺紋。

圖4。MLG薄片中幾種皺紋的拉曼表徵。

圖5。典型的TEM橫截面圖像和MLG薄片中的皺紋的示意圖。

小結

在多層石墨烯（MLG）薄片中產生皺紋網絡，該薄片從石墨剝離到PDMS基底上； 將組件重複浸入液氮中並從液氮中取出，PDMS的快速冷卻使其收縮，導致壓縮應力，導致MLG薄片中形成皺紋。該方法還在多層MoS 2，WSe 2中產生皺紋網絡和GaS薄片因此應該與具有適當縱橫比（橫向尺寸除以厚度）的任何足夠薄的薄片一起工作。原子解析度AFM和氫等離子體蝕刻結合顯微鏡顯示MLG薄片中的皺紋沿扶手椅方向產生。拉曼光譜和拉曼光譜顯示2D波段對皺紋敏感； 2D -峰值的強度增加，而2D +的強度增加與平坦區域相比，峰值在皺紋之上減少。拉曼結果表明，多層石墨烯的層間耦合在應變區域較弱，而在AB堆疊的平坦區域中沒有，這主要是由於變形導致較大的層間分離，以及石墨烯層與完美AB的不對準。

文獻：

Wrinkle networks in exfoliated multilayer graphene and other layered materials

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