面向标准化石墨烯的多实验室表征

以标准化的方式表征石墨烯的性能是工业上采用该材料的先决条件。虽然拉曼光谱已被证明是一种理想匹配石墨烯表征要求的工具，但由于不同的工具和分析程序，拉曼度量的广泛工业使用将取决于降低测量不确定性。来自22个不同学术、工业和政府机构的国际团队通过比较相同样品的拉曼光谱数据，在不同的工具和不同的实验室中测量，朝着这一目标迈出了一大步。用于测量的产品是石墨烯CVD石墨烯。

图片：石墨烯表征过程，取自Piers Turner等人2022 2D Mater。 9 035010.

这项最近发表在《2D材料》杂志上的研究表明，某些被认为理所当然地表明石墨烯质量的指标可能具有差异很大的值，具体取决于所使用的拉曼工具和分析软件。通过从17名参与者收集的数据，关于拉曼峰强度比，峰宽和石墨烯覆盖率的报告不一致。由于缺乏相对强度校准，拉曼光谱中2D和G峰强度之比的相对差异高达200%，通常被视为石墨烯厚度的精确测量。石墨烯样品中的层数，即材料厚度，也通过2D峰的宽度来测量。如果在峰值上使用普通洛伦兹拟合，则与使用伪 Voigt 函数相比，该测量的标准差显示大 15 倍。

由英国国家物理实验室（NPL）领导的国际团队通过采用相对强度校准和一致的峰拟合和数据分析方法，制定了标准化石墨烯拉曼光谱的方法。如果世界各地的实验室都采用所提出的方法，测量结果的差异将大大减少，这将支持这种精致材料的工业采用。

这些发现直接支持了ISO / IEC标准“DTS 21356-2 – 纳米技术 – CVD生长的石墨烯的结构表征”的发展。标准化是石墨烯旗舰的工作包之一，石墨烯旗舰是欧盟委员会的一项十亿欧元计划，旨在将石墨烯从研究实验室推向商业化。