Химики и материаловеды из Университета Райса (США) нашли удобный способ травления графеновых образцов.

Новая методика проста и, в отличие от уже известных технологий, даёт возможность контролировать толщину удаляемого материала и снимать ровно один слой графена, не повреждая нижележащие. Суть её заключается в том, что на графен наносят (путём осаждения распылением) тонкую плёнку цинка, после чего поверхность обрабатывают разбавленной соляной кислотой. В областях, покрытых цинком, металл удаляется вместе с одним слоем графена, а участки, лишённые покрытия, остаются нетронутыми.

Точное теоретическое описание этого процесса пока не составлено, но авторы предполагают, что цинк повреждает верхний слой графена, создавая дефекты. Подтверждением этого служат рамановские спектры образцов с покрытием, которые напоминают спектры аморфного углерода, а не графена.

Аналогичные результаты были получены в опытах с алюминием, золотом и медью, но цинк показался учёным самым подходящим материалом. В этих же экспериментах было установлено, что методика прекрасно работает в случае оксида графена и графена, полученного механическими методами и путём осаждения из газовой фазы.

«Вертикальное» разрешение методики, очевидно, уже достигло одноатомного максимума, а в горизонтальной плоскости её возможности определяются тем, насколько точно будут располагаться цинковые плёнки. Создать аккуратную бороздку шириной, к примеру, в 100 нм не составляет труда: учёные покрыли графен, размещённый на подложке из диоксида кремния, слоем полиметилметакрилата, задали нужный шаблон с использованием электронного пучка, сняли пластик в той области, которая попала под действие пучка, и нанесли на всю заготовку слой цинка. Сохранившийся полиметилметакрилат вместе с попавшим на него металлом удалили ацетоном, а полоска цинка на графене — осталась.

Таким же способом было создано микроизображение филина Сэмми, маскота Университета Райса.

Рис. 1. Графеновый портрет Сэмми (иллюстрация Tour Lab / Rice University).

Результаты исследований опубликованы в статье:

Ayrat Dimiev, Dmitry V. Kosynkin, Alexander Sinitskii, Alexander Slesarev, Zhengzong Sun, and James M. Tour Layer-by-Layer Removal of Graphene for Device Patterning. – Science. – 2011. –V.331. – no. 6021. – РР. 1168–1172; DOI: 10.1126/science.1199183.