6. CÁC GIAI ĐOẠN THỰC HIỆN
1.2.3.1 Chế tạo thủ công (phương pháp băng keo Scotch)
Mặc dù là một vật liệu siêu ưu việt với các tính năng ấn tượng nhưng graphene tỏ ra không khó để chế tạo thủ công. Chúng ta sẽ tìm hiểu xem cách mà nhóm Andre Geim và Konstantin Novoselov đã tạo ra graphene thủ công như thế nào. Nhóm nghiên cứu của Geim và Novoselov dùng một phương pháp đơn giản bằng cách áp băng keo lên than chì để tách ra một lớp than chì mỏng hơn, rồi lặp lại thao tác trên lớp than này để có một lớp than mỏng hơn nữa. Làm nhiều lần như thế thì ta có thể thu hoạch được những mảnh graphene, một vật liệu 2 chiều với "độ dày" của một nguyên tử.
Hình 1.5: Lớp bong graphene từ than chì được tách ra bởi băng keo a), c).
Hình 1.5: Những lớp bong cho nhiều màu sắc bởi độ dày khác nhau dưới kính hiển vi quang học b). Minh hoạ băng keo cực dính d).
(Nguồn: http://www.diendan.org/khoa-hoc-ky-thuat/graphene)
Một điều đáng chú ý là ý tưởng tách bóc bằng băng keo cũng đã được đề xuất thực hiện trước đây nhưng không thành công. Tạo ra được graphene “dễ dàng” như vậy nhưng việc phát hiện ra nó thì quả là kì công, miếng graphene có độ dày 1 nguyên tử hoàn toàn trong suốt với ánh sáng và không thể nhìn thấy được. Cũng không dễ để quan sát nó bằng kính hiển vi lực nguyên tử vì nhiễu loạn gây ra bởi vật liệu mà mẫu graphene được đặt lên. Nhóm của Geim đã phát hiện được 1 miếng graphene như vậy tạo ra hiện tượng giao thoa ánh sáng để tạo ra cầu vòng với nhiều màu sắc rực rỡ (giống như màu sắc trên bọt xà phòng).
Graphite mỏng Graphene a)
c) d)
17 Dựa vào độ dày các lớp mà dưới kính hiển vi quang học thông thường các mảnh graphite độ dày khác nhau sẽ cho nhiều màu sắc khác nhau. Graphene một lớp chỉ thấy được khi lớp SiO2 có độ dày chính xác 315 nm. Nếu độ dày chệch ra ngoài con số may mắn này thì graphene một lớp sẽ không bao giờ hiện ra dưới ống kính hiển vi và mãi mãi chôn vùi theo thời gian.