近日，中国科学院深圳先进技术研究院光子信息与能源材料研究中心副研究员陈明与新加坡南洋理工大学电子电气工程系教授魏磊合作，研发出一种针对单层多晶石墨烯的可控断裂技术。
在外加应力条件下，例如，通过传统的拉伸方式（以PDMS等柔性材料作为基底）拉伸纳米薄膜材料，在被拉伸的纳米薄膜材料上形成的裂纹往往具有同时出现、随机且不可控的特征，以此得到的图案也总是无序的。如果基底的应变是局域分布且可控的，那么传递给纳米薄膜的应变也是局域分布且可控的，这使得纳米薄膜的可控断裂或者图案化纳米薄膜成为可能。
基于以上想法，团队联想到了在热塑性聚合物加工领域的颈缩工艺。团队设计了一种三明治结构的单层多晶石墨烯及聚合物的复合体-聚碳酸酯/多晶石墨烯/聚甲基丙烯酸甲酯-并对其进行了简便的颈缩工艺处理，最终观察到了一个非常有趣的现象：在颈缩未经过的部分，石墨烯保持原貌； 在颈缩经过之后，石墨烯断裂成有序且宽度一致的纳米尺寸条带。在整个过程中，石墨烯的断裂伴随着颈缩的传播而有序的发生。该技术具有以下优势：得到的石墨烯纳米带具有成数千上万倍增加的活性边界。利用这个优异性质，团队证明了相比于未经有序断裂处理的多晶石墨烯薄膜，获得的石墨烯纳米带可以更加容易地进行高浓度氮掺杂，制备成的pH化学传感器灵敏度更高。这种可控的局域应变技术，可以为定量研究各类缺陷在多晶石墨烯断裂中的行为和影响提供宏量实验数据。