普林斯顿等离子体物理实验室制作
物理学家赵方用她论文中的数据
信用:赵方 石墨烯超级坚固，只有一个原子厚，有望作为纳米材料应用于从微电子到清洁能源存储的所有领域
但是缺少一个属性限制了它的使用
现在，普林斯顿大学和美国的研究人员
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美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)利用低温等离子体克服了这个问题，创造了一种新技术，为这种前景广阔纳米材料的大量工业和科学应用打开了大门
比钢铁还坚固 石墨烯比钻石更坚硬，比钢铁更坚固，可能成为下一代技术的基础
但是，在构成石墨烯的铅笔芯石墨中，缺乏一种叫做带隙的特性，限制了它作为半导体的功能，而半导体是微电子器件的核心材料
半导体既能绝缘又能传导电流，但尽管石墨烯是一种优秀的导体，但它不能作为没有带隙的绝缘体
《碳》杂志上一篇描述这一新过程的论文的主要作者赵方说:“人们使用半导体带隙的硅。”
“在石墨烯上打开一个相当大的带隙已经引起了对半导体应用的密集研究，”费米国家加速器实验室(费米实验室)的物理学家赵说，他是普林斯顿的博士后研究员，同时也是这篇论文的作者
这一困境导致世界各地的科学家探索在石墨烯中产生带隙的方法，以扩大其潜在的应用
一种流行的方法是用氢对石墨烯表面进行化学修饰，这一过程被称为“氢化”
“但是传统的方法会产生不可逆的蚀刻和溅射，这可能会在几秒钟或几分钟内严重损坏石墨烯的表面，石墨烯因其超薄的特性而被称为2D材料
普林斯顿大学和PPPL大学的科学家们现在已经表明，一种氢化石墨烯的新方法可以安全地为广泛的微电子应用打开大门
该方法标志着一种产生氢等离子体的新方法，该方法大大拓宽了氢在2D材料中的覆盖范围
“这个过程创造了长得多的氢处理，因为它的低石墨烯损伤，”赵说
等离子体是由自由电子和原子核组成的带电热态物质，占可见宇宙的99%
PPPL为氢化石墨烯开发的低温氢等离子体与百万度聚变等离子体形成了鲜明对比，百万度聚变等离子体一直是PPPL研究的标志，旨在开发安全、清洁和丰富的聚变能用于发电
托勒密的副产品 这种新方法源自一项名为托勒密的实验，这是普林斯顿大学物理学家克里斯·塔利在赵的帮助下开发的一个项目
该项目利用氢的放射性同位素氚的衰变来捕捉宇宙大爆炸后几秒钟出现的遗迹中微子
根据托勒密计划，这样的遗迹可以为大爆炸提供新的线索
为了提高衰变的探测率，塔利求助于PPPL物理学家叶夫根尼·雷塞斯，他是PPPL低温等离子体研究的负责人
塔利说:“PPPL准备联合力量，实现2D材料产业的转型，这令人鼓舞。”
“打破石墨烯氢化产率的世界纪录是对PPPL独特能力的致敬
" Raitses和他的同事开发了一种方法来扩大氢在容纳氚衰变的石墨烯中的覆盖范围
该工艺大大增加了石墨烯的未来应用
Raitses说:“托勒密的这个副产品现在可以用于微电子学、QIS(量子信息科学)和其他应用。”
“该方法也可以应用于其他2D材料
" 这种副产品结合了电场和磁场，产生了氢等离子体，这种等离子体可以提供大量的氢，并且对石墨烯的损伤很小
这种温和且控制良好的方法本身就是Raitses在研究霍尔推进器(航天器推进的等离子体发动机)时开发的研究的副产品
该技术在PPPL实验中氢化石墨烯长达30分钟，大大增加了氢的覆盖范围，并打开了一个带隙，将石墨烯转化为半导体材料
复写纸说，所有这些创造了一种吸引人的方法，使2D材料“令人兴奋，并有望获得广泛应用”
" 普林斯顿大学物理学家克里斯·塔利和安迪·谭以及普林斯顿大学化学与生物工程系的化学家杨晓芳也参与了这篇论文的合作
这项工作得到了美国能源部科学办公室和空军科学研究办公室的支持
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