Получение графена при «разрезании» нанотрубок
Перспективным считается метод получения графена (в основном, многослойного) из многослойных углеродных нанотрубок путем их раскрытия теми или иными методами. Углеродные нанотрубки производят тоннами (но всё-же в основном в виде так называемой «углеродной ваты», вряд ли пригодной для производства графена); считается, что если бы был найден метод их раскрытия, то вопрос о производстве графеновых многослойных нанолент был бы решен. Что касается однослойного графена, или собственно графена, то его получение связано с доступностью однослойных углеродных нанотрубок. Предложено два пути раскрытия нанотрубок – химический и физический. В первом случае углеродные нанотрубки обрабатывают в растворе CH3COOH или H3PO4 в присутствии KMnO4 и H2SO4 при 65 оС. При этом получается смесь продуктов, из которой можно выделить многослойные графеновые чешуйки. Метод требует доработки [76]. В работе [77] при использовании импульсного разряда постоянного тока получены графены из многослойных углеродных нанотрубок. Процесс подобен «расстегиванию молнии на одежде», так что точка разреза продвигается вдоль нанотрубки в направлении приложения электрического поля (рис. 19).
Рис. 19. Схема получение графена из углеродных нанотрубок [77].
Изящное раскрытие одной нанотрубки и превращение ее в графеновую наноленту проведено непосредственно в установке просвечивающей электронной микроскопии, совмещенной с высоковакуумной платформой и манипулятором. Показано, что после разрезания нанотрубки образуется графен, свойства которого не отличаются от exfoliated graphene [78].
Методы съёма с подложек графитизированных нанослоёв, их стабилизация и перенос на другие поверхности
Для того чтобы избежать тех трудностей, которые возникают при переносе графеновых чешуек с SiC на субстраты обычно формируют электроды непосредственно на SiC, покрытом слоем графена (не снимая его) как на подложке; путем избирательного химического травления получают полоски графена, подвешенного между электродами (шириной ~300 нм и длиной около 10 мкм).
Было показано, что при использовании метода жидкостного травления подложки, выращенные слои Г можно переносить на нужные субстраты, не изменяя при этом размер и величину пленки. В частности, в работе [55] разработана технология, позволяющая получать Г на поверхности металла и, после растворения металла, переносить его на слой полиэтилентерефталата; таким путём получена прозрачная, неокрашенная плёнка полимера, содержащая на поверхности слой Г.
Для снятия пленки графена, выращенной методом CVD на поверхности Cu или Ni, поверхность покрывают тонким слоем полимера. Растворяют металл действием водного раствора FeCl3. После растворения полимера в органическом растворителе пленку графена можно перенести на любой другой субстрат. Таким путем получен образец пленки полиэтилентерефталата размером ~ 10x15 см, покрытой слоем графена [55]. Таким образом, в настоящее время получение 1сГ значительных латеральных размеров (до 1 см) возможно через использование растворимых подложек. Получение 1сГ и манипуляции с ним требуют высокой техники эксперимента. Метод CVD позволяет получать Г на проводящих и непроводящих поверхностях, переносить Г с поверхностей металлов на другие субстраты. С практической точки зрения метод CVD возможно будет играть важную роль в становлении графеновой наноэлектроники.