Исследователи из Китая сообщают, что можно различить графеновые пленки, содержащие от одного до четырех атомных слоев, напылив на углеродный материал слой золота. Результаты работы показывают, что в зависимости от числа графеновых слоев, золото различным образом визуализируется с помощью сканирующего электронного микроскопа [1].

Уникальные электронные, механические и оптические свойства графена в последнее время привлекают все большее внимание исследователей к листочкам углерода толщиной в один атом. Однако прогресс в области применения графена сдерживается тем обстоятельством, что наблюдать за графеном, не говоря уже о том, чтобы различать листы графена различной толщины, удается лишь с помощью ограниченного набора методов, включающих микроскопию и спектроскопию.

Изображение, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа: тонкий слой золота позволяет различить регион графена толщиной в четыре слоя (слева), слой подложки-кремния (по центру) и регион графена толщиной в два слоя (справа).

Исследование, проведенное Лиафенгом Суном (Lianfeng Sun) из Национального центра исследования и технологии наносистем (Пекин) позволяет внести новые подходы в список методов повышения контрастности между листами графена различной толщины, а также – между углеродными пленками и твердыми поверхностями, которые обычно играют роль подложки для графена.

Первоначально Сун с соавторами использовал Рамановскую микроспектроскопию для того, чтобы определить количество слоев в различных образцах графена и отметил в пределах единичного анализируемого образца регионы, отличающиеся толщиной.

Для изучения количества слоев
в образце графена могут применяться
флуоресцирующие красители.

Затем исследователи напылили на исследованный образец золото. Было обнаружено, что для изучения морфологии, размера зерна и общего отображения напыления можно использовать сканирующую электронную микроскопию. Исследователи также выяснили, что свойства нанесенного на поверхность графена золота напрямую определяются числом монокристаллических слоев, лежащих под слоем золота. Анализ образца с помощью сканирующей электронной микроскопии может быть проделан быстрее и с большим разрешением, чем анализ образца с помощью рамановской спектроскопии.

Джасин Хуанг (Jiaxing Huang), профессор из Северо-западного университета США отмечает, что результатом работы Суна является информация об интересных свойствах поверхности графена. Он добавляет, что обнаруженный свойства могут быть полезными для диагностики гибридных материалов будущего и электронных устройств и комбинированных графен-металлических материалов.

В группе самого Хуанга недавно был разработан альтернативный метод изучения свойств графена, основанный на способности графена гасить флуоресценцию контектирующих с ним молекул красителя. Обработка твердого образца, содержащего участки графена с различным количеством слоев флуоресцеином (который после анализа может быть удален) приводит к тому, что углеродсодержащие фрагменты отображаются темными участками по контрасту с ярко флуоресцирующей подложкой. Метод Хуанга также может различать образцы графена с различной толщиной и, помимо этого, изучать объекты, взвешенные в растворе [2].