В последнее время наблюдается смещение фокуса исследовательских работ, связанных с графеном, в направлении изучения графеновых многослойных структур – так называемых гетероструктур Ван-дер-Ваальса. В перспективе на основе таких структур может быть создан совершенно новый класс изделий, использующих прежде недоступные физические эффекты.
Сделать «слоеный пирог» из углеродных кристаллов толщиной в один атом оказалось непросто, и множество исследовательских групп во всем мире включилось в своеобразное соревнование по поиску лучшего способа его приготовления. Теоретически такие структуры можно было бы создавать путем выращивания слоев графена друг поверх друга, но технологии такого многослойного выращивания не существует, а если она и появится, то вряд ли позволит укладывать слои графена в произвольных направлениях. Кроме того, «выращенный» графен имеет очень низкое качество по сравнению с графеном, полученным путем слущивания слоев с большого куска графита.
При использовании графена, полученного слущиванием, возникают сложности с получением частиц нужной формы. Другая проблема – перенос частиц в нужное место в процессе складывания «стопки». Недостатком липкой ленты-скотча, обычно применяемой для работ с графеном, является то, что к нему прилипает все, с чем он контактирует. Вместе с нужной чешуйкой графена на скотче оказывается множество ненужных, которые, в конце концов, загрязняют собираемую структуру.
Разработанный китайскими специалистами процесс начинается с выбора нужной чешуйки графена и придания ей нужной формы с помощью лазера. Затем подложку, на которой она расположена, целиком, включая нежелательные чешуйки, покрывают слоем фоторезиста. Далее участок фоторезиста, расположенный над нужной чешуйкой, облучают светом, после чего освобождают чешуйку, растворив покрывающий ее фоторезист (фоторезист на необлученных участках не растворяется). Последний шаг – снять чешуйку графена с подложки, используя ленту-скотч. Ненужные чешуйки, покрытые нерастворившимся фоторезистом, остаются на подложке, а на скотче оказывается единственный кусочек высококачественного графена нужной формы, который теперь можно переместить в любое место.
Используя эти приемы, группа Сюй-Дуна провела множество технологических экспериментов. Ей, например, удалось изготовить молекулярный фильтр из квадратного листа графена, размещенного поверх микрополости, графеновые ленты разной ширины и толщины и графеновые структуры, помещенные на кончиках золотых электродов.
Решение проблемы чистого и селективного переноса частиц графена является важным шагом к созданию графеновых гетероструктур Ван-дер-Ваальса. В настоящее время лучшим результатом работ в этом направлении является получение шестислойных структур, но физики хотят добиться большего, и, возможно, в этом им поможет технология группы Сюй-Дуна.
