Графеновая подложка

Графеновые подложки для изучения биологических и других образцов методом просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) привлекательны по простой причине — графеновые мембраны уже имеются на рынке и продаются несколькими компаниями как в Европе, так и в США. Графен — предельно тонкий, предельно проводящий, предельно механически прочный и кристаллографически упорядоченный материал, и использование его в качестве подложки для нанообьектов при наблюдении их с помощью ПЭМ было бы очень выгодным. Его механическая прочность обеспечивает достаточную жёсткость и простоту приготовления образцов, и. кроме того, он имеет очень высокий порог радиационных повреждений (порядка 8O кэВ). Высокая электропроводность снимает проблему накоплении заряда на подложке. Имеющий толщину всего в один атом (и состоящий из очень лёгкого элемента), графен обеспечивает наивысшую возможную степень контрастности (более высокий контраст можно получить, только подвесив образец). Наконец, за счёт хорошей кристаллографической упорядоченности графен образует мало дифракционных пятен, которые могут быть легко отфильтрованы, что даст изображение, совсем не искажённое наличием подложки. Хотя графен сам по себе хорошо совместим с биомолекулами, он также может быть функционализирован для достижения нужного поверхностного потенциала (например, его свойства можно изменить от гидрофобных до гидрофильных). Химические модификации графена уже хорошо разработаны, но в этой области всё ещё остаётся множество новых возможностей.

Свободно висящие графеновые мембраны первоначально были сделаны из графена, полученного методом микромеханического расслоения, и для своего изготовления требовали нескольких литографических
процедур. С появлением графена, выращенного химическим газофазным осаждением (CVD), процедура сильно упростилась, открыв путь к изготовлению мембран в промышленных масштабах. Графен, выращенный эпитаксиально на поверхности металла (либо осаждением растворённого углерода при охлаждении, либо непосредственно каталитическим разложением углеводородов на горячей поверхности металла с последующей графитизацией), покрывается слоем полимера. Затем металлическая подложка удаляется травлением, а полимерная плёнка (с прикреплённым к ней графеном) может быть перемещена практически на любую поверхность. Например, её можно поместить на металлическую сетку с отверстиями размером в несколько микрометров, где, после удаления полимерной плёнки, образуется свободно висящая графеновая мембрана (рис. 7). Весь этот процесс хорошо воспроизводим и может дать в результате графеновые мембраны большой суммарной площади.

Рисунок 7. Изготовление графеновых мембран для применения в качестве подложек.

Дата добавления: 2015-10-13