近日，由新加坡國立（NUS）大學(xué)理學(xué)院化學(xué)系Loh Kian Ping教授主持研究的項目，利用金剛石和石墨烯的特性成功改變水分子性質(zhì)，研制出超強(qiáng)腐蝕性水溶液，可以蝕刻目前世界上最堅硬的物質(zhì)材料金剛石。        這一發(fā)現(xiàn)目前尚屬首例報道，可廣泛應(yīng)用于有機(jī)廢物的環(huán)保型降解處理、半導(dǎo)體或介電薄膜的激光輔助性蝕刻。

       該研究發(fā)表在Nature Communications 上，由NUS大學(xué)的Candy Lim Yi Xuan主持研究。

當(dāng)金剛石遇到石墨烯

       金剛石，作為一種純碳物質(zhì)，一直以來被認(rèn)為是世界上最堅硬的材料，而它與石墨烯這種僅一個碳原子厚度的純碳物質(zhì)接觸時會發(fā)生何種反應(yīng)卻鮮有人知。來自NUS大學(xué)和比利時Hasselt大學(xué)的科研團(tuán)隊一直致力于研究將軟似薄膜的石墨烯薄片貼在金剛石上面時會發(fā)生什么反應(yīng)。為了讓這兩種差異頗大的碳形態(tài)能結(jié)合在一起，實驗采用高溫加熱的辦法使其結(jié)合。

      隨著溫度的升高，研究者發(fā)現(xiàn)金剛石和石墨烯的界面發(fā)生了重新構(gòu)造并伴隨著化學(xué)鍵合。由于石墨烯是非滲透性物質(zhì)，被圈在金剛石和石墨烯之間的水不能消逸；當(dāng)溫度高于400℃時，水便轉(zhuǎn)化成一種很明顯的超臨界相，其形態(tài)跟普通的水分子相比有著很大的不同。

       NUS大學(xué)石墨烯研究中心的首席研究員，Loh教授說，研究首次發(fā)現(xiàn)石墨烯可以將水固置在金剛石上；在加熱的時候這個系統(tǒng)就像一個“高壓鍋”，石墨烯呈“泡泡”狀反應(yīng)。更令人吃驚的是，這種超加熱下的水能夠腐蝕金剛石，這在以前的研究中從未發(fā)現(xiàn)。

工業(yè)應(yīng)用和技術(shù)新視覺

       由于透明性的特點(diǎn)，基于金剛石的石墨烯“泡泡”平臺可以在高溫高壓條件下為研究各種液體形態(tài)和性質(zhì)提供了新穎的技術(shù)條件和環(huán)境，極大地突破了以前的技術(shù)障礙。

      “我們的實驗研究有著十分廣泛的應(yīng)用。在工業(yè)生產(chǎn)中，超臨界水可以用作有機(jī)廢物的環(huán)保型降解處理，也可用于半導(dǎo)體和介電薄膜的激光輔助性蝕刻，其中石墨烯薄膜就可以用來固定液體”，Lob教授解釋道。

      為進(jìn)一步深化該技術(shù)，Lob教授和他的團(tuán)隊將研究其他液體在高溫條件下的超臨界形態(tài)，以便拓展該技術(shù)更為廣泛的工業(yè)應(yīng)用。（編譯自’ 'Superheated' Water Can Corrode Diamonds’ 翻譯：王現(xiàn)）