几乎完美的单层“白色石墨烯”的制备有望引领电子甚至量子器件的新时代。

 

橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory，ORNL）YijingStehle课题组进行的六方氮化硼、石墨烯等二维材料的生长和转移。图片来源：ORNL 

根据橡树岭国家实验室能源系研究人员的说法，几乎完美的单层“白色石墨烯”的制备有望引领电子甚至量子器件的新时代。

六方氮化硼材料具有比石墨烯更好的透明度，具有化学惰性，或者说无反应活性，且具有原子级光滑度。此外，还具有很高的机械强度和热导率。然而与石墨烯不同，它不是电的良导体，而是绝缘体，这使其可作为手机、笔记本电脑、平板电脑等多种电子产品的基板和支撑。

相关结果发表于《材料化学》（Chemistry of Materials）期刊上，论文第一作者、ORNL博士后YijingStehle说：“想象一下，电池、电容器、太阳能电池、屏幕还有燃料电池就像纸一样的薄。”她和同事还在研究石墨烯六方硼二维电容器和燃料电池原型，不仅是“超级薄”，还透明。

ORNL研究人员希望他们制得的白色石墨烯可以解开石墨烯所有的潜力，即尚未取得的理论值。研究人员认为白色石墨烯作为基板有助于进一步降低电子器件的厚度并增加其柔性。

相比于碳纤维而言，白色石墨烯强度更高、硬度也更高，是数据传输器件的理想材料，白色石墨烯基底上石墨烯的电子迁移率比其他基底上石墨烯的电子迁移率要高出数千倍。这一特性有望使数据传输较目前的水准提高很多。“可以想象得到，信息发送的速度快了数千倍。”Stehle如是说。

Stehle指出，该研究尤为重要，因为它让材料超出了理论。以莱斯大学最近的一项理论研究为例，提出可用白色石墨烯为电子产品降温。Stehle等人已经制出了高质量六方氮化硼层，他们相信可以以一种成本-效益方式扩大规模进行大批量生产。

Stehle说：“各种六方氮化硼单晶形态——从三角形到六边形——都已经在理论研究中提到过了，但我们第一次证明并解释了工艺。”

该工艺包括在类似的熔炉、温度和时间条件下，标准大气压下进行化学气相沉积，但存在些许差异。Stehle这样描述这些差异，“更温和、可控的方式来释放反应物到熔炉中，并弄清楚如何利用炉内条件的优势。这两个因素几乎总是被忽略。”

Stehle补充说：“我只是事先仔细思索，并保持好奇而已。比方说，我提醒自己这个实验中有很多条件可以调整，可能会有不同的现象。每当我看到不甚完美的结果时，我不会将其当成是失败，而是调节其他条件。这个‘失败’可能会变得有价值。” 

新材料在线编译整理——翻译：菠菜     校正：摩天轮