武汉大学化学的Lu yang Wang等人——石墨烯在液态铜上运动行为的原位研究

石墨烯在液态铜（Cu）上动态生长过程的原位研究和新的组装现象，对于深入了解石墨烯的特殊行为和自组装机理具有重要意义。本文报道了通过原位成像直接观察石墨烯在液态铜上的生长和运动行为。给出了石墨烯在液态铜上运动的证据，证明了石墨烯的平移和旋转行为受液态铜表面条件的影响。通过实时捕捉石墨烯的动态变化，揭示了石墨烯阵列的自组装过程。进一步的分析强调了液态铜表面能的重要性以及自组装过程中石墨烯构建块之间的相互作用。为了灵活控制石墨烯阵列的组装结构，还研究了生长参数。这项工作提供了对石墨烯运动和组装行为机制的深入了解，可用于指导2D材料的可控操作并且可按需制造具有所需性能的组装结构。

图1. 石墨烯在液态铜上的原位生长。a)成像石墨烯生长行为的原位研究系统示意图；b)在CVD反应器中石墨烯单晶生长示意图；c) 1100°c时获得的石墨烯在液态Cu上生长的Rad-OM图像

图2. 实时观察石墨烯薄片在液态Cu表面的运动行为。a)石墨烯薄片在液态cu上的平移运动示意图；b-d) 石墨烯平移运动时的原位Rad-OM图像。；e)石墨烯改变运动方向示意图；f-h)旋转运动过程中石墨烯的原位Rad-OM图像

图3. 实时观察石墨烯在液态铜上的自组装。a-f)生长和自组装过程的原位Rad-OM图像；g)石墨烯尺寸与生长时间的关系图。分析区域为(a)中标记的区域。误差棒代表25石墨烯测量的标准误差；h)石墨烯密度与生长时间的关系图。分析区域为(a)中标记的区域；i)相邻石墨烯之间的距离随生长时间的关系图。分析区域为(a)中标记的区域。误差棒代表45石墨烯测量的标准误差

图4. 排列石墨烯阵列的自组装机制。a)石墨烯在液态Cu上生长和自组装过程示意图；b-e) 分别在24、52、141、181 s时石墨烯阵列演化的Rad-OM图像

相关研究成果由武汉大学化学与分子科学学院的Lu yang Wang等人于2021年发表在Advanced Science (https://doi.org/10.1002/advs.202100334)上。原文：In Situ Investigation of the Motion Behavior of Graphene on Liquid Copper。