【用化学反应制造原子薄电子器件的尝试，为规模生产打下基础】
这可能是迈向大规模生产分子规模电子产品的一步 。
现在 ， 已经有各种各样的例子展示了原子薄材料可以为电子设备带来的能力 —— 非常小的尺寸、出色的性能和一些独特的特性 。 但几乎所有这些演示都要求 ， 被测试的电子产品基本上是手工组装的 。 像石墨烯这样的材料通常被随机放置在一个表面上 ， 然后围绕这个位置构建起发挥作用所需的线路 。 但 ， 这并不是大规模生产的方法 。
在某种程度上 ， 科学家取得了一些进展 ， 但这是有限的 。 最近的一项研究涉及使用石墨烯和二硫化钼来制造栅极长度最小的晶体管 。 在这种情况下 ， 必须仔细地放置两种原子薄的材料 ， 但不完全放置 。 任何多余的材料都被蚀刻了 ， 一个关键的特征是通过切割石墨烯薄片来实现的 。
而现在 ， 我们看到了建造这些微小装置的不同方法：化学 。 一个研究小组用一个能与之反应的桥接分子 ， 将早期研究中使用的两种材料 —— 石墨烯和二硫化钼连接起来 。 桥接分子的化学性质也影响了使用这种方法制造的设备的行为 。
两个等于一个
石墨烯和二硫化钼形成了只有一个原子厚度的薄片 —— 所有的化学键将薄片结合在一起 ， 迫使它形成一个平面结构 。 它们是一种有用的组合 ， 因为它们有不同的性质 。 二硫化钼是一种半导体 ， 而石墨烯通常具有良好的导电性（尽管在适当的环境下它可以转化为半导体） 。 通常 ， 使用这两种材料的设备只需将一种材料放在另一种材料上即可 。 称为“范德瓦尔斯力（van der Waals force）”的弱相互作用将使它们团结在一起 。
这个总部位于西班牙的研究团队决定尝试建造一些更强大的东西 。 他们已经鉴定出许多化学物质可以打破这些材料中一种或另一种的平面内键 ， 并以化学方式附着在薄片的表面 。 在足够高的浓度下 ， 这种反应会导致薄片破裂 。 但是 ， 只要这些反应的水平保持在足够低的水平 ， 薄片就会保持完整 ， 并有一层稀疏的化学反应涂层 。
这项新工作的目标是创建一个单一分子 ， 作为石墨烯和二硫化钼之间的桥梁 。 在桥的一端 ， 有一个化学基团和二硫化钼反应 。 另一方面 ， 有一个化学基团与石墨烯相互作用 。 中间是一个短的 ， 不活泼的苯环 。
从一些二硫化钼薄片开始 ， 研究人员进行了一个将桥连接到薄片的反应 。 随后 ， 将薄片与石墨烯片放置在一起 ， 桥分子的另一端与石墨烯发生反应 。 结果是一张石墨烯薄片 ， 用钼硫化片装饰 ， 两者通过桥分子连接 。
一个改变装置
为了能用这种连接材料制作设备 ， 石墨烯片被放置在硅衬底上 ， 两侧有电极 。 硅可以用来控制电流从一个电极流经石墨烯到另一个电极 。 这使得研究人员能够测试它在不同化学变化状态下的行为 。
由于硅携带足够的电荷将石墨烯转化为半导体 ， 简单地将二硫化钼铺设在硅上而没有化学桥 ， 将导致石墨烯中存在更多的电子 。 这将使其成为n型半导体（n代表负极） 。 相反 ， 将桥分子连接到石墨烯本身会导致电子从石墨烯中被拉出 ， 将其转化为p型半导体（p为正极） 。
随着石墨烯 - 桥 - 二硫化钼的整个结合 ， 这两种与石墨烯相连的化学物质部分地相互抵消 。 桥式分子仍能将石墨烯转化为p型半导体 ， 但由于二硫化钼的存在 ， 这种作用较弱 。
因此 ， 这项工作提供了一个很好的证明 ， 通过将其他化学物质附着在石墨烯上 ， 可以微调其导电性能 。 建立一个巨大的桥分子库可能是可行的 ， 这些桥分子都以不同的方式改变石墨烯的行为 。
这表明 ， 用化学方法构建包含不止一种原子薄材料的功能结构是可能的 。 例如 ， 可以铺上一张石墨烯 ， 蚀刻掉任何不需要的东西 ， 然后用化学方法将另一种原子薄的材料连接到上面 。 这可能会解决材料随机放置在本应是紧凑型设备上的问题 。
但这篇研究论文并没有证明这一点 。 与石墨烯薄片相比 ， 二硫化钼薄片很小 。 所以你最终得到的是一张石墨烯薄膜 ， 其中只有一部分被二硫化钼覆盖 —— 这一部分远远低于一半 。 这足以影响石墨烯的行为 ， 但不一定足以制造需要广泛的石墨烯 - 二硫化钼相互作用的器件 。
下一步 ， 科学家有可能提高效率 ， 并将其转化为制造技术 。 但在我们实现这一目标之前 ， 这一过程还需要一些相当大的改进 。
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