新法制得高质量石墨烯纳米带

科技日报讯 （记者李宏策 刘霞）一支由法、美、德三国研究机构和大学组成的国际研究团队近日利用新方法合成了高质量石墨烯纳米带，并成功在室温下验证了其非凡的导电性能。这种纳米带为新型电子设备的研发开创了新的发展空间。相关研究刊登在《自然》杂志网站。

石墨烯是一种由单层碳原子组成的材料，拥有众多极为特殊的物理特性，室温下电子在石墨烯材料中的移动速度是硅导体的200倍。此前的研究已经证实，碳纳米管（由石墨烯卷曲而成的圆筒结构）具有极好的导电性能，然而结构较为复杂的碳纳米管难以安装在电子芯片内部。因此，科研人员将研究转向石墨烯的另外一种形式——扁平的石墨烯纳米带。

该研究团队设计出一套巧妙的办法，成功制备出宽度仅为40纳米的高质量石墨烯纳米带。此前的石墨烯纳米带边缘较为粗糙，这严重影响了其导电性，是阻碍石墨烯纳米带电子传输的一大障碍。为解决这一问题，研究人员在碳化硅晶体上切割出边缘整齐的带状凹槽，并直接在这些凹槽上制备石墨烯纳米带。在测试新制备纳米带导电性的实验中，常温下的电子迁移率超过了100万cm2/Vs（每单位电场下电子的迁移速率），是应用于计算机内存的硅半导体的1000倍（通常低于1700cm2/Vs）。

此外，新的制备方法适用于大批量规模生产，并能够保证石墨烯纳米带的结构质量，这使得石墨烯在电子领域的广泛应用成为可能。

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石墨烯令它的发现者获得了诺贝尔奖，但它能够给整个人类带来什么？这一问题，曾经是许多学术价值卓越但实际应用困难的新材料走不出的悖论。而本次三国科学家的研究，尤其是他们独创且具量产能力的制备工艺，有望帮助石墨烯打破这个怪圈。一旦该项成果成功付诸实践，则意味着这种最初用胶带制备出的新材料，将能够帮助人们摆脱日益走向尽头的摩尔定律的束缚，跃入到一个运算能力更强、传输速率更高的IT新纪元。