研究人员解决了如何从石墨晶体中分离出单个石墨烯层的问题

来自柏林自由大学，弗里德里希 - 亚历山大 - 埃尔兰根 - 纽伦堡大学（FAU）和乌尔姆大学的研究人员已经确定了石墨湿法化学合成石墨烯的机制。他们成功地解决了如何从石墨晶体中分离出单个石墨烯层的基本问题。

该团队使用化学功能化成功地稳定了石墨中的单个碳层。通过使用计算机模拟，该小组能够证明该机制。他们成功地利用电子束显微镜在原子水平上使用湿化学方法制造了石墨烯的结构。

在开发基于石墨烯的电子器件时面临的挑战是获得足够大量的材料，因为从石墨中分离石墨烯而不损坏石墨是非常具有挑战性的。已知石墨中石墨烯的各个层之间的空间可以增加，但是仍然难以大量分离石墨烯层并且使各个层稳定在溶剂中而不会在该过程中破坏它们。没有稳定化，石墨烯的各个层将合并形成石墨或不确定的碳颗粒。结果，石墨烯的优异性能将丧失。

研究人员能够证明具有明确的层次顺序的高结晶石墨特别适合转移到插层化合物中，其中分子和离子存储在碳层之间。如果石墨烯层被部分电子氧化，换句话说带正电，则这是特别成功的。

分子动态模拟表明，石墨中石墨烯层的顺序与电子氧化一起大大降低了层间分子的摩擦。相反，这意味着分层材料中分子的高水平摩擦会限制它们的运动，从而防止石墨被激活。活化允许水分子在下一步中与活化石墨反应。醇基附着在石墨烯的表面上，使得可以分离石墨烯的各个层并使它们在水中稳定。然后可以将这种分离的极性石墨烯转移到表面并将其还原成不带电的石墨烯。