近年来，原子平面层状材料由于其构建高速和低功率电子设备的前景而备受关注。这些材料中最著名的是单层碳原子石墨烯。这种材料家族的独特品质之一就是它们可以像乐高积木一样堆叠在一起，从而创造出人造电子材料。
然而，尽管这些范德华(vdW)异质结构对于层状材料的许多科学研究和技术应用至关重要，但仍缺乏构建各种vdW异质结构的有效方法。
一组研究人员发现了一种用于构建高质量vdW异质结构的通用方法。这项工作是纽约大学丹顿工程学院电气与计算机工程教授达沃德·沙赫尔迪实验室与纽约大学无线学院教职员工之间的合作。纽约大学量子现象中心的Javad Shabani领导的小组;日本国立材料科学研究所的渡边谦二和谷口隆史。他们的研究结果于本周发表在《自然通讯》上。
建立vdW石墨烯异质结构的关键步骤是在基材上生产大型单层石墨烯薄片，这一过程称为机械“剥落”。然后，该操作涉及将石墨烯薄片转移到vdW 异质结构组装的目标位置。因此，最佳的基材将可能有效而一致地剥落大的单层石墨烯薄片，然后按需释放它们以构建vdW异质结构。
研究团队为这一挑战应用了一种简单而优雅的解决方案，其中涉及使用厚度小于5纳米(小于人发宽度的1 / 10,000的双功能聚合物膜)。这种修饰使他们可以“调节”薄膜的性能，从而促进单层石墨烯的剥离。然后，对于类似乐高的组件，他们使用一滴水溶解单层石墨烯下面的聚合物膜，从基材上释放出石墨烯。
Shahrjerdi解释说：“我们的构造方法简单，产量高并且可推广到不同的层状材料。” “它使我们能够独立于层转移步骤而优化剥落步骤，反之亦然，这产生了两个主要结果：用于生产大型单层薄片的一致剥落方法和剥落薄片的高产层转移。此外，通过使用石墨烯作为模型材料，我们进一步确定了所得异质结构的显着材料和电子性能。”