科技日報訊 據物理學家組織網近日報道，石墨烯是由碳原子組成的二維片狀材料，因物理化學性質獨特，已經在許多領域顯示出了巨大的應用潛力。但其許多可以預見的應用都需要經過復雜且昂貴的處理才能實現，增加了走向應用的難度。日前，美國麻省理工學院和加州大學伯克利分校的科學家發現了一種簡單、廉價的處理方法，有望幫助石墨烯發揮潛力，更快走向商用。相關論文發表在本周出版的《自然·化學》雜志上。
        參與研究的麻省理工學院能源工程教授杰弗里·格羅斯曼說，他們對石墨烯一直很感興趣，石墨烯氧化物和其他二維材料都有可能用于太陽能電池、熱電和凈水裝置，而這只是其海量應用的冰山一角。但是在很多應用中，純石墨烯并不是最完美的，它還缺乏一些電子設備所必需的關鍵屬性，而這只能通過增加氧原子的方式來對其進行修改。但目前的方法存有氧原子在石墨烯表面分布情況不可預知、需經過復雜的化學過程以及要達到700攝氏度到900攝氏度高溫等弊端。而新研究所找到的方法只需將材料暴露在50攝氏度到80攝氏度中即可，且無需額外的化學處理。
        研究人員稱，與目前其他的處理工藝相比，新方法較為溫和，無需苛刻的化學處理，不會產生有毒害的副產品，相對而言是一種環境友好的處理工藝。更重要的是，該法更容易大規模應用，讓商業化應用更加可行。
        這種低溫退火工藝能夠改變石墨烯表面氧原子的分布，讓氧原子有規律地聚集在一起，同時又會留有純石墨烯空隙，不會改變石墨烯的原有結構，避免瑕疵。更難能可貴的是，這一切都是在保持適合的氧含量的前提下完成的。
        與原來的處理方法相比，新法顯著降低了材料的電阻，這有望大幅提高其在電路和傳感器中的性能。之所以會產生這樣的結果，是因為新方法中氧化過后的石墨烯不但保持了氧原子的聚集，也為導電性能超強的純石墨烯留下了必要的空間。這些由純石墨烯構成的“保留區”，還天然地具有量子點屬性，它可以作為高效光源，在很多領域獲得應用。
此外，該法還大大提高了材料對可見光的吸收能力。格羅斯曼說，相對于未經處理過的石墨烯氧化物，經過新方法處理過的石墨烯對可見光的吸收能力增強了38%。對包括太陽能電池在內的諸多應用，這一點非常關鍵。
        格羅斯曼的小組正在研究將這種材料用于太陽能電池、熱電裝置、光熱燃料和脫鹽過濾器；由該校材料化學家安琪拉·貝爾徹領導的另一個小組正在研究這種材料在生物化學領域的應用，如可放置于血液中偵察某種疾病的傳感器，或用于精確投放藥物的靶向藥物遞送系統。
格羅斯曼說：“新方法為我們開辟了新的想象空間，各種應用讓人非常興奮。”
        美國西北大學材料研究中心的馬克·赫山姆說：“雖然對石墨烯的研究目前已經非常之多，但這項研究給人的印象仍然十分深刻，它表明了在認識和探索石墨烯的道路上，我們還有很多的工作要做。”