纳米石墨烯是一种可以从根本上改善太阳能电池、燃料电池、LED等的材料。一般来说，这种材料的合成是不精确和难以控制的。研究人员首次发现了一种精确控制纳米石墨烯制造的简单方法。通过这样做，他们揭示了纳米石墨烯生产中以前不清楚的化学过程。
石墨烯这种原子级厚的碳分子，完全可以改变未来的技术。石墨烯的单位叫做纳米石墨烯；这些都是为特定功能量身定做的，所以它们的制造过程比一般的石墨烯要复杂。纳米石墨烯是通过选择性地从碳和氢的有机分子中去除氢原子来制备的，这一过程被称为脱氢。
脱氢作用发生在金属表面，如银、金或铜。它起着催化剂的作用，是一种可以或加速反应的材料，”高级材料科学系助理教授阿基托什希奥塔里说。“然而，这个表面相对于目标有机分子来说非常大。这导致制造特定纳米石墨烯的困难。我们需要更好地了解催化过程和更精确的控制方法。”
Shiotari和他的团队探索了各种方法来合成纳米石墨烯，并提出了一种非常有效的方法来提供必要的精确控制。他们使用了一种叫做原子力显微镜(AFM)的特殊显微镜，这种显微镜使用纳米针探针来测量分子的细节。这种探针不仅可以用来检测单个原子的某些特征，还可以用来操纵它们。
“我们发现原子力显微镜金属探针可以破坏有机分子中的碳氢键，”希奥塔里说。“鉴于它的尖端非常小，它可以非常精确地做到这一点，而且它可以在没有热能的情况下断裂键。这意味着我们现在可以以比以往任何时候都更可控的方式制造纳米石墨烯组件。”
为了验证他们所看到的，研究小组用各种有机化合物重复了这个过程，特别是两种结构非常不同的分子，叫做二苯甲酮和非二苯甲酮。这表明所讨论的原子力显微镜探针可以从不同种类的材料中提取氢原子。如果这种方法要推广到商业生产方式，这些细节是很重要的。
“我认为这项技术可能是自下而上创造功能性纳米分子的最终方法，”希奥塔里说。“我们可以使用原子力显微镜对目标分子施加其他刺激，如注入电子、电场或排斥力。能够在如此小的规模上观察、控制和操纵结构是令人兴奋的。”
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