荔枝新闻讯 2020年1月9日，由南京大学物理学院高力波教授团队领衔，协同学院四个青年学者团队，以“质子辅助生长超平整石墨烯薄膜”（“Proton-assisted growth of ultra-flat graphene films”）为题，在《自然》杂志上发表了论文。该成果不仅探索出了一种可控生长超平整石墨烯薄膜的方法，更为重要的是，发现了这种生长方法的内在机制，即质子辅助，该方法有望推广到新材料、新能源应用等重要研究领域。

　　通过化学气相沉积方法（CVD）生长石墨烯，日趋成为制备大面积、高品质单晶晶粒或者薄膜的最主要方法。然而，化学气相沉积方法生长的石墨烯总是逊色于胶带剥离法获得的本征石墨烯片层。究其原因，CVD石墨烯中的褶皱是影响其物性的重要瓶颈。

　　因此，如何彻底地消除褶皱，并制备出超平滑的石墨烯薄膜，逐渐成为其品质跨越式提升的重点和难点。

　　在总结大量实验结果的基础上，研究团队采用氢气等离子体处理褶皱化的石墨烯薄膜，并辅以高温，可以逐步减弱并彻底消除石墨烯褶皱。如果在生长石墨烯的同时，引入氢气等离子体，则生长出来的石墨烯则为完全无褶皱。

（a）质子渗透和氢去耦合模型；（b）普通CVD方法生长的有褶皱石墨烯；（c）氢气等离子体处理过后的同位置褶皱变化；（d）质子辅助生长的超平滑石墨烯薄膜。

　　由于石墨烯薄膜的超平滑特性，因此在清除石墨烯表面其他物质，尤其是石墨烯转移过程中的转移介质PMMA残留时，表现出极易清洁的优点。

　　该项工作以高力波教授为代表，多位年轻学者紧密协同历时数年完成，研究中得到了变温拉曼、ARPES、STM和STS等测量技术和理论动力学模拟的强力支持，青年学者们本着对科学的执著追求，经历了无数次失败后，终于收获了这一合作的果实。

　　（编辑/高志鹏 通讯员/吴煜昊）