石墨烯是碳原子的二維陣列，對于各種應(yīng)用顯示出巨大希望，但是對于許多建議的用途，材料需要可能是昂貴的并且難以可預(yù)測地應(yīng)用的處理?，F(xiàn)在，麻省理工學(xué)院和加州大學(xué)伯克利分校的一個(gè)研究小組發(fā)現(xiàn)了一個(gè)簡單，廉價(jià)的治療，可能有助于釋放材料的潛力。

這種新方法在本周出版的自然化學(xué)雜志上發(fā)表的論文中有所描述，由麻省理工學(xué)院博士生Priyank Kumar和Neelkanth Bardhan，麻省理工學(xué)院教授Jeffrey Grossman和Angela Belcher和另外兩人在伯克利合作?！拔覀儗κ趸┖推渌S材料非常感興趣，可用于太陽能電池，熱電裝置和水過濾等許多其他應(yīng)用”，Grossman，Carl Richard Soderberg副教授的電力工程。

雖然純石墨烯缺乏電子器件所需的一些關(guān)鍵性能，但通過添加氧原子對其進(jìn)行改性可以提供這些性能，Grossman解釋說。 “在石墨烯上有氧原子對于這么多應(yīng)用非常重要，”Kumar補(bǔ)充說。但是目前的方法使氧原子不可預(yù)測地分布在石墨烯的表面上，并涉及用苛刻化學(xué)品或在700至900攝氏度的溫度下處理。該團(tuán)隊(duì)的新方法涉及將材料暴露于相對低的溫度，僅僅50至80℃，而不需要額外的化學(xué)處理。 “這是一種溫和的熱方法，”Bardhan說，“與已報(bào)道的其他方法，熱或化學(xué)方法，這提供了一種相對環(huán)保的方法，沒有劇烈的化學(xué)處理產(chǎn)生有害的副產(chǎn)品。此外，他說，治療可以很容易地大規(guī)模應(yīng)用，使商業(yè)應(yīng)用更可行。低溫退火工藝改變氧原子的分布，使它們形成簇并在它們之間留下純石墨烯的區(qū)域，而不會對整個(gè)石墨烯結(jié)構(gòu)引入任何障礙，并且最重要的是保持氧含量。

新的處理允許材料的電阻降低四到五個(gè)數(shù)量級，這對于電子，催化和傳感應(yīng)用是重要的。這是氧簇化的結(jié)果，其使得富氧區(qū)域絕緣，但是使得純石墨烯區(qū)域處于導(dǎo)電之間。此外，純石墨烯區(qū)域自然具有“量子點(diǎn)”的性質(zhì)，其可以用作高效發(fā)光體以及其它應(yīng)用。治療也大大增強(qiáng)了材料吸收可見光的能力，團(tuán)隊(duì)說。 “Grossman說，與未處理的氧化石墨烯相比，它產(chǎn)生了38％的光子收集率的提高，這是一個(gè)重要的改進(jìn)，這對于在許多應(yīng)用如太陽能電池中的應(yīng)用是重要的。

雖然Grossman的研究小組正在研究石墨烯在太陽能電池，熱電裝置，太陽能熱能燃料和海水淡化過濾器中的潛在應(yīng)用，但Belcher集團(tuán)正在探索生物應(yīng)用，如血液中疾病病原體的傳感器，或靶向不溶性藥物到身體的特定區(qū)域。Grossman說，新的處理方法是“非常令人興奮，因?yàn)樗鼮檫@些應(yīng)用開辟了設(shè)計(jì)空間。