关于双层石墨烯，北大学子有话说，先实现定制角度制备如今又通过保形和清洁转移实现双层石墨烯的高保湿性能。

什么是双层石墨烯？

在碳化硅表面生长的单层石墨烯上，原子氢暴露会导致氢插入，这导致了单层石墨烯和碳缓冲层转化为没有缓冲层的双层石墨烯。

扫描隧道显微镜，低能电子衍射和核心级光电子能谱测量表明，氢原子可以进入石墨烯和碳缓冲层的下方，并在衬底界面与Si原子结合。这将缓冲层转化为第二层石墨烯层。

氢暴露最初导致在表面形成双层石墨烯岛，随着原子氢暴露的增加，岛屿的大小会增大并合并，直到表面完全被双层石墨烯覆盖，一项有趣的对石墨暴露于原子氢的STM研究表明，氢插入并存储在石墨层之间，导致石墨烯气泡的形成。

最近关于在碳化硅和Ir上生长的石墨烯上的原子氢暴露的STM研究表明，氢吸附在石墨烯表面，而没有穿透石墨烯层进入衬底界面。这种插入氢的机制应该是驱动双层石墨烯形成的主要效应，但研究中考虑的效应往往会出现在真实的实验情况下，支持双层的形成，并影响双层之间的距离。

在Sec，II是用于计算总范德瓦尔斯势的理论模型，在某些限制下，vdW势会变得有吸引力，而在另一些方面则会变得令人排斥。

还讨论了插入不同的气体粒子如何改变临界浓度从吸引到吸引排斥性vdW力，数值结果以第二秒表示，罗马数字3在这里，证明了掺杂对净斥力有减弱效应。为了计算多层系统中的范德华力，从已开发的形式主义所探索的方法开始，将这种形式扩展到在界面上加入石墨烯层。

特定角度的大片双层石墨烯面世

近年来，学界在转角双层石墨烯的直接生长中取得了阶段进展。例如，通过在石墨烯生长的台阶衬底上构造点缺陷、台阶、起伏等方式，引入转角石墨烯高能形核位点，可实现随机角度双层石墨烯的直接生长，有效拓宽了石墨烯角度制备范围。不过，石墨烯层间相对转角仍不可控，无法实现按需定制的转角石墨烯功能。

刘灿，博士毕业于北京大学，2022 年开始在中国人民大学物理系担任研究员。去年11月，其一作兼共同通讯的新论文，发表在 Nature Materials 上。

围绕二维材料制备领域中大面积转角石墨烯角度不可控等难题，她和合作者开展了本次研究，最终为转角可控二维材料的大面积精准制备提供了一条可行路线。

利用“预堆叠衬底-角度复制单晶生长”策略，研究团队精准制备了具备角度 设计功能的厘米级双层转角石墨烯（精度<1°），为未来转角电子学规模化集成应用提供了材料定制路线。

围绕二维材料制备领域中大面积转角石墨烯角度不可控等难题，她和合作者开展了本次研究，最终为转角可控二维材料的大面积精准制备提供了一条可行路线。

利用“预堆叠衬底-角度复制单晶生长”策略，研究团队精准制备了具备角度 设计功能的厘米级双层转角石墨烯（精度<1°），为未来转角电子学规模化集成应用提供了材料定制路线。

而在本研究工作中， 刘灿等人利用“预堆叠衬底-角度复制单晶生长”策略，实现了定制角度的双层石墨烯大面积制备。

值得注意的是，铜衬底与单层石墨烯的耦合相互作用，强于两层石墨烯层之间的相互作用，因此能够打破双层石墨烯向能量最低角度转化的趋势，从而实现两层石墨烯层间相对角度的自锁定。

随后，利用团队发展的等电位面刻蚀方法，通过施加平行电场来对一侧铜箔进行有效刻蚀，从而实现双层转角石墨烯的大面积剥离。

实现双层石墨烯的高保湿性能

论上可以阻挡几乎所有分子的石墨烯膜已成为有机光子器件和气体存储应用中防潮膜的有前途的候选材料。然而，石墨烯薄膜的电流阻挡性能并没有达到理想值。

北京大学谢芹、苏州大学/北京石墨烯研究院 尹万健、北京大学林立、北京大学/中国石油大学（北京）刘忠范 教授团队等在《Nano Lett》期刊发表名为“High Moisture-Barrier Performance of Double-Layer Graphene Enabled by Conformal and Clean Transfer”的论文，研究揭示了大面积堆叠的多层石墨烯的层间距离是抑制水渗透的关键因素。

研究发现，通过最小化两个单层之间的间隙，双层石墨烯在A4大小的区域内的水蒸气传输率可以低至5×10–3 g/（m2 d）。在逐层转移过程中，石墨烯层之间没有界面污染和保形接触，从而实现了高阻隔性能。研究工作揭示了通过石墨烯层的水分渗透机制，利用这种方法，可以定制手动堆叠二维材料的层间耦合，从而实现新的物理和应用。

综上所述，通过实现保形接触和清洁界面以减小层间距离，制备了双层石墨烯薄膜，其防潮性能显著提高，比以前的研究报告高了几个数量级。通过强调主导层间渗透的关键因素，该研究为制造具有高光学透明度和柔韧性的高性能石墨烯基隔膜提供了指导，使这些材料成为TFE的可靠平台。

文章来源： 材料分析与应用，DeepTech深科技 ，陋室观史