Self-organized graphene crystal patterns

2013年2月1日 NPG Asia Materials 5, e2 (2013) doi:10.1038/am.2012.68


物質の成長時に見られる特定パターンの形成は、基礎的な観点から興味深いだけでなく、実用化にも有用である。Yunqi Liu率いる中国の研究チームはこのたび、雪片のようなグラフェン結晶の形成について報告している。グラフェンとは、原子1個分の厚さの炭素原子層で、近年、科学技術界で大いに注目を集めている材料だ。研究チームは今回、水素と不活性ガス(アルゴンまたはヘリウム)を混ぜたキャリアガスで液体の銅の表面にメタンガスを運ぶ化学気相成長法によって、非常に規則的で対称性の高いグラフェン片を成長させた。得られた単層の単結晶グラフェン片は雪片のようなパターンを示しており、キャリアガスの組成を調節することによってパターンを制御することができる。こうした彫刻さながらの構造は、美的な魅力を持つばかりでなく、成長・核形成過程を研究し、構造と特性の関係を探るための魅力的な基盤となる。

Bin Wu, Dechao Geng, Zhiping Xu, Yunlong Guo, Liping Huang, Yunzhou Xue, Jianyi Chen, Gui Yu & Yunqi Liu

Graphene: Finely chiseled flakes
The formation of specific patterns during the growth of materials is both intriguing from a fundamental perspective and useful for practical applications. A team of researchers in China, led by Yunqi Liu, have now described the controlled formation of snowflake-like crystals of graphene — the one-atom-thick layer of carbon atoms that has attracted a great deal of attention across the scientific and technology communities in recent years. The highly regular and symmetric graphene flakes were grown by chemical vapor deposition: gaseous methane was transported over a liquid copper surface by means of a carrier gas (a mixture of hydrogen and an inert gas, argon or helium). The resulting single-layer, single-crystal flakes exhibited snowflake-like patterns that can be controlled by tuning the composition of the carrier gas. These chiseled structures are not only aesthetically appealing, but also represent an attractive platform for studying growth and nucleation processes and exploring structure–property relationships.


NPG Asia Materials ISSN 1884-4049(Print) ISSN 1884-4057(Online)