石墨烯性质会随基底材料不同发生改变

神奇材料石墨烯又一次用自己特异的“变身”功能令科学家大吃一惊。据物理学家组织网8月13日报道，美国麻省理工学院的研究团队发现，当将石墨烯片放在不同的基底上时，其基本性质，比如导电性能以及与其他物质之间的化学作用等，会随着基底材料的性质不同而发生显著变化。该研究成果发表于本周的《自然—化学》杂志上。由于石墨烯只有一个原子厚，科学家在实践中往往将其他材料放在下面为其提供支撑。当被覆盖的材料是电子行业常用的二氧化硅时，石墨烯与某些特定的化学物质接触，便可以轻而易举地被“赋予特定功能”；但如果将支撑材料换成氮化硼，面对同样的化学物质，它几乎不发生化学反应。 “这是非常违反直觉的。”研究论文的高级作者、麻省理工学院化学工程系教授迈克尔·斯特拉诺说，“你可以根据基底材料，来关闭和打开石墨烯形成化学键的能力。” 研究人员发现，石墨烯之所以会改变性质，原因在于它太薄了，反应方式会受到下层材料中原子的电场的强烈影响。这意味着，可以在一个微影图案基底上覆盖一层石墨烯来制造一个设备，微影图案基底的一部分区域为二氧化硅，另一部分为氮化硼涂层，石墨烯的化学行为将根据隐藏的图案而发生变化。该论文的主要作者、麻省理工学院博士后王清华（音译）说：“你可以让一种生物标志物的不同分子（与石墨烯表面的这些区域）互动，而不破坏生物分子本身。”这有助于制造用以检测微量生物或化学物质的传感器的微阵列，因为目前大多数制造这种带图案表面的技术都涉及到高温和反应溶剂的使用，会破坏这些敏感的生物分子。斯特拉诺说，石墨烯最终甚至可以成为许多材料的保护涂层，比如，当它与铜黏合在一起时，可以完全消除铜的金属氧化现象，使其免遭腐蚀。斯特拉诺说，很多化学家都对石墨烯在不同条件下看似变化莫测的反应迷惑不解，他们提出了这种新的电子转移理论，将石墨烯的行为解释为受到基底材料的影响，这种新的认识也可以用来预测石墨烯在其他基底材料上的特性。王清华也认为，其他研究团队可以从中获得灵感，探索更多基底材料，来努力优化石墨烯的表现。莱斯大学化学和计算机科学教授詹姆斯·图尔说：“这是首个关于基底材料对石墨烯化学反应活性影响的系统性研究，进行得非常周密，结论极具说服力。”（来源：科技日报陈丹）