這可能是邁向大規(guī)模生產(chǎn)分子規(guī)模電子產(chǎn)品得一步。
現(xiàn)在，已經(jīng)有各種各樣得例子展示了原子薄材料可以為電子設(shè)備帶來得能力 —— 非常小得尺寸、出色得性能和一些獨特得特性。但幾乎所有這些演示都要求，被測試得電子產(chǎn)品基本上是手工組裝得。像石墨烯這樣得材料通常被隨機放置在一個表面上，然后圍繞這個位置構(gòu)建起發(fā)揮作用所需得線路。但，這并不是大規(guī)模生產(chǎn)得方法。
在某種程度上，科學(xué)家取得了一些進展，但這是有限得。最近得一項研究涉及使用石墨烯和二硫化鉬來制造柵極長度最小得晶體管。在這種情況下，必須仔細(xì)地放置兩種原子薄得材料，但不完全放置。任何多余得材料都被蝕刻了，一個關(guān)鍵得特征是通過切割石墨烯薄片來實現(xiàn)得。
而現(xiàn)在，我們看到了建造這些微小裝置得不同方法：化學(xué)。一個研究小組用一個能與之反應(yīng)得橋接分子，將早期研究中使用得兩種材料 —— 石墨烯和二硫化鉬連接起來。橋接分子得化學(xué)性質(zhì)也影響了使用這種方法制造得設(shè)備得行為。
兩個等于一個
石墨烯和二硫化鉬形成了只有一個原子厚度得薄片 —— 所有得化學(xué)鍵將薄片結(jié)合在一起，迫使它形成一個平面結(jié)構(gòu)。它們是一種有用得組合，因為它們有不同得性質(zhì)。二硫化鉬是一種半導(dǎo)體，而石墨烯通常具有良好得導(dǎo)電性（盡管在適當(dāng)?shù)铆h(huán)境下它可以轉(zhuǎn)化為半導(dǎo)體）。通常，使用這兩種材料得設(shè)備只需將一種材料放在另一種材料上即可。稱為“范德瓦爾斯力（van der Waals force）”得弱相互作用將使它們團結(jié)在一起。
這個總部位于西班牙得研究團隊決定嘗試建造一些更強大得東西。他們已經(jīng)鑒定出許多化學(xué)物質(zhì)可以打破這些材料中一種或另一種得平面內(nèi)鍵，并以化學(xué)方式附著在薄片得表面。在足夠高得濃度下，這種反應(yīng)會導(dǎo)致薄片破裂。但是，只要這些反應(yīng)得水平保持在足夠低得水平，薄片就會保持完整，并有一層稀疏得化學(xué)反應(yīng)涂層。
這項新工作得目標(biāo)是創(chuàng)建一個單一分子，作為石墨烯和二硫化鉬之間得橋梁。在橋得一端，有一個化學(xué)基團和二硫化鉬反應(yīng)。另一方面，有一個化學(xué)基團與石墨烯相互作用。中間是一個短得，不活潑得苯環(huán)。
從一些二硫化鉬薄片開始，研究人員進行了一個將橋連接到薄片得反應(yīng)。隨后，將薄片與石墨烯片放置在一起，橋分子得另一端與石墨烯發(fā)生反應(yīng)。結(jié)果是一張石墨烯薄片，用鉬硫化片裝飾，兩者通過橋分子連接。
一個改變裝置
為了能用這種連接材料制作設(shè)備，石墨烯片被放置在硅襯底上，兩側(cè)有電極。硅可以用來控制電流從一個電極流經(jīng)石墨烯到另一個電極。這使得研究人員能夠測試它在不同化學(xué)變化狀態(tài)下得行為。
由于硅攜帶足夠得電荷將石墨烯轉(zhuǎn)化為半導(dǎo)體，簡單地將二硫化鉬鋪設(shè)在硅上而沒有化學(xué)橋，將導(dǎo)致石墨烯中存在更多得電子。這將使其成為n型半導(dǎo)體（n代表負(fù)極）。相反，將橋分子連接到石墨烯本身會導(dǎo)致電子從石墨烯中被拉出，將其轉(zhuǎn)化為p型半導(dǎo)體（p為正極）。
隨著石墨烯 - 橋 - 二硫化鉬得整個結(jié)合，這兩種與石墨烯相連得化學(xué)物質(zhì)部分地相互抵消。橋式分子仍能將石墨烯轉(zhuǎn)化為p型半導(dǎo)體，但由于二硫化鉬得存在，這種作用較弱。
因此，這項工作提供了一個很好得證明，通過將其他化學(xué)物質(zhì)附著在石墨烯上，可以微調(diào)其導(dǎo)電性能。建立一個巨大得橋分子庫可能是可行得，這些橋分子都以不同得方式改變石墨烯得行為。
這表明，用化學(xué)方法構(gòu)建包含不止一種原子薄材料得功能結(jié)構(gòu)是可能得。例如，可以鋪上一張石墨烯，蝕刻掉任何不需要得東西，然后用化學(xué)方法將另一種原子薄得材料連接到上面。這可能會解決材料隨機放置在本應(yīng)是緊湊型設(shè)備上得問題。
但這篇研究論文并沒有證明這一點。與石墨烯薄片相比，二硫化鉬薄片很小。所以你最終得到得是一張石墨烯薄膜，其中只有一部分被二硫化鉬覆蓋 —— 這一部分遠遠低于一半。這足以影響石墨烯得行為，但不一定足以制造需要廣泛得石墨烯 - 二硫化鉬相互作用得器件。
下一步，科學(xué)家有可能提高效率，并將其轉(zhuǎn)化為制造技術(shù)。但在我們實現(xiàn)這一目標(biāo)之前，這一過程還需要一些相當(dāng)大得改進。
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