尽管二维(2D)材料中的晶界（GBs）已被广泛观察和表征，但其形成机制仍未得到解释。这里报道了一个通用模型来阐明2D材料生长过程中GBs的形成机理。基于该模型，提出了一种在液体基底上合成孪晶2D材料的通用方法。以液态铜表面上生长石墨烯为例，成功地证明了孪晶石墨烯的生长，其中所有的GBs都是超长的直孪晶边界。此外，在石墨烯中还发现了明确的孪晶边界，由于氢原子在高能孪晶上的优先吸附，石墨烯可以被氢气选择性蚀刻。该研究工作揭示了2D材料生长过程中GBs的形成机理，为生长具有可控GBs的各种2D纳米结构铺平了道路。
 
  Figure 1. 2D材料生长过程中GB形成示意图。a）相同生长速率的两个错位2D岛的接合。b）不同生长速率的两个2D岛的接合。c）不断变化生长速率的两个2D岛的接合。d)在多晶衬底上形成倾斜的GBs。
 
  
Figure 2. 液态铜表面生长石墨烯岛中晶界的表征。a)石墨烯岛的SEM图像。b)具有超长直晶界的多晶石墨烯岛。c)液晶(5CB)涂覆的石墨烯岛的偏振光学图像。D)多晶石墨烯岛的Raman D带(1325–1375 cm–1)峰强图。e)石墨烯中晶界的高分辨率TEM图像。f) HRTEM图显示了双边晶界的原子结构。
 
 
Figure 3．液态铜表面生长的多晶石墨烯岛刻蚀孔洞的表征与分析。a)蚀刻石墨烯的SEM图像。b)Raman D带(1325–1375 cm–1)强度图。c)石墨烯GBs在蚀刻过程中的演变示意图。d)蚀刻孔角度θ的统计分析。e)蚀刻孔内角的详细分析。f) 图(c)中标记的角γ分布情况。
 
  
Figure 4．示意图显示了在a)θ = 17.9°和b) θ = 46.8°时，在石墨烯晶界处形成蚀刻孔的动力学Wulff结构。
  
       该研究工作由韩国基础科学研究院多维碳材料中心Feng Ding课题组于2021年发表在Small期刊上。原文：Growth and Selective Etching of Twinned Graphene on Liquid Copper Surface。

转自《石墨烯研究》公众号