制备大面积单晶金属箔的新技术

正如生物学中的克隆允许创造一个或多个完全相同的基因的复制品一样，化学的种子生长可以产生非常大的金属箔，其具有与种子的完全相同的表面纹理。种子生长在合成三维（3D）单晶中非常受欢迎：3D晶体总是成相同的形状，就像盐一样是立方体单晶一样。

同时，非常薄的箔/薄膜可以根据表面结构生长成不同的类型。因此，应用程序可能会有所不同。由于单晶金属箔有许多重要的应用，人们一直致力于单晶金属箔的合成，例如(i)支持各种二维(2D)材料的合成的衬底，(ii)工程沉积在其上的材料的性质，(iii)允许选择性催化，欧洲杯足球竞彩(iv)制作具有最佳导电性和导热性的金属线。尽管有这样的可能性，但由于缺乏对如何控制生长过程的知识，种子生长很少应用于薄膜的生长。

冯教授丁集团中心的多维的碳材料,在基础科学研究所(IBS、韩国),与教授合作Kaihui刘的集团和座教授王从北京大学的团队,以及大鹏教授欧洲杯足球竞彩Yu的小组从南方科技大学,欧洲杯线上买球报告了如何给单晶金属箔变化。研究小组通过氧化-led退火+种子生长策略，获得了A4纸(~30×21 cm)大小的30多种铜箔²），这与美国合法大致相同。

研究团队一直探索铜箔，最受欢迎的基材之一，以支持石墨烯和其他2D材料的生长。欧洲杯足球竞彩虽然它们在其先前的研究中获得了单晶铜（Cu）箔（科学公告，2017,62,1074-1080），但它们大多是Cu（111），其表面超平，因此比具有台阶边缘的表欧洲杯线上买球面更少有效和扭结。通过理论计算，研究团队得出结论，Cu（111）倾向于比其他类型更容易形成，因为Cu（111）表面具有最低的表面能，因此是自然界中最有利的结构。该推理导致它们调整Cu箔的表面能，以获得具有所需表面类型的单晶金属箔。

研究小组将一个小的单晶箔的“基因”剪下来，然后将种子(基因)“粘贴”出来，创造出了一个非常大的铜箔，其表面纹理与遗传的铜箔完全相同。为了获得具有不同表面结构的单晶金属种子，首先对多晶铜箔进行氧化，然后在接近Cu熔点的高温(1020℃)下退火数小时。当铜被氧化时，其上下表面都覆盖一层氧化铜(CuxO)。当纯Cu表面因氧化而消失时，经过预氧化后，铜箔的两个表面变成了两个Cu- cuxo界面。这一变化将退火的驱动力由表面能转变为界面能。“我们已经证明，与表面能不同，不同铜箔界面能的差异可以忽略不计，所以多晶铜箔可以随机退火成许多不同类型的单晶。”该研究的通讯作者冯鼎教授解释道。

然后将一小块箔从具有所需表面结构的大型单晶箔切割为批量生产的种子。研究小组发现，具有这种种子的大型多晶Cu箔的退火将导致具有完全相同的表面结构的大单晶Cu箔（图2，第2阶段）。

致力于了解在退火期间形成这些单晶Cu箔的理论和实验努力。这样的过程可以在两个阶段理解。首先，将种子的表面结构复制到大多晶Cu箔的下部并形成异常晶粒（比其他颗粒大得多，并且具有进一步增长的优点，具有特定的表面结构。其次，异常颗粒的生长最终导致具有指定表面结构的非常大的单晶Cu箔。

从数百个退火实验中，研究团队获得了一种具有超过30种不同表面结构的单晶Cu箔库，如图3所示。所获得的单晶Cu箔的尺寸达到39×21厘米²，受退火炉尺寸的限制。

除了铜箔外，研究人员还证明了这种种子生长策略可以用于制造其他金属的大面积单晶箔，这表明在不久的将来，大多数金属的各种类型的单晶箔都可以获得。“这一成就证明了一种具有不同表面类型的极大过渡金属单晶箔可扩展合成的实用方法，这对于基础科学和工程应用来说是长期的。我们的成就打开了许多可能性，例如使用单晶金属作为导电欧洲杯线上买球微型器件的通道;使用这些单晶金属箔作为模板，用于各种二维材料的可控合成;使用选定的金属箔生长大面积分子模式;选择性地用特定结构促进箔表面上的化学反应。“欧洲杯足球竞彩刘开辉教授说。

研究团队下一步旨在了解该氧化导向的播种机制和原子水平的种子生长。将综合不同金属或金属合金的各种单晶金属箔的实验努力将继续，以及探索这些箔的广泛应用。

来源：https://www.ibs.re.kr/eng.do.