研究人员开发出适用于二维材料的新型胶带

紫外敏感胶带能以更简单、更便宜、损伤更小的方式转移二维材料

九州大学一研究团队与日本公司日东电工合作开发出一种聚合物胶带，可用于将二维材料粘贴到许多不同的表面上，而且操作起来很简便。

科学家们将这一创新命名为“紫外胶带”，因为在紫外光照射下，它对材料的吸引力会发生变化。

研究成果于2024年2月9日发表在《自然电子学》（Nature Electronics）上，论文题目是“使用粘附力可调的胶带即刻转移二维材料”（Ready-to-transfer two-dimensional materials using tunable adhesive force tapes）。

来自九州大学全球创新中心的论文主要作者Hiroki Ago表示：“转移二维材料一向是一个非常技术性且复杂的过程；材料容易破损或污染，从而大大削弱其独特特性。我们的胶带提供了一种快速、简单的替代方案，并减少了损伤。”

研究人员首先聚焦于石墨烯，然后开发出能够转移白石墨烯（hBN）和过渡金属硫族化合物（TMD）的胶带，后者是新一代 的有力候选材料。

研究人员仔细观察转移后的二维材料表面时，发现与目前的传统技术相比，紫外胶带转移后的二维材料表面更加光滑，缺陷更少。测试这些材料的特性时，研究人员还发现它们的效率更高。

在紫外光照射之前，胶带对二维材料有很强的粘附力，可以将其“粘”住。但紫外光照射后，原子键结发生变化，导致粘附力降低。紫外胶带也会变得稍硬，更容易剥离。综合来看，这些变化使得胶带可以从器件衬底上剥离，同时在器件衬底上留下二维材料。

研究团队表示，与现有转移技术相比，使用紫外胶带进行转移还具有许多其他优势。紫外胶带可弯曲，且转移过程无需使用分解塑料的溶剂，因此可以使用柔性塑料作为器件衬底，从而扩大潜在应用。

Hiroki Ago说：“例如，我们制作了一个使用石墨烯作为太赫兹传感器的塑料器件。太赫兹辐射与X射线类似，可以穿过光线无法穿过的物体，但不会对人体造成伤害。太赫兹辐射在医学成像或机场安检方面大有可为。”

紫外胶带可以裁剪成所需尺寸，这样就只用转移所需精确数量的二维材料。不同材料的二维层也可以轻松地以不同方向叠加在一起，使研究人员能够从堆叠材料中探索新兴特性。

研究人员下一步的目标是将紫外胶带的尺寸扩大到制造商所需的规模。

研究团队还希望提高二维材料的稳定性，以便二维材料附着在紫外胶带上的时间更久，并分发给最终用户，例如其他科学家。

Hiroki Ago说：“最终用户只需像贴儿童贴纸一样贴上或撕下紫外胶带，即可将材料转移至所需衬底上，无需任何培训。这种简单的方法可以彻底改变研究风格，加快二维材料的商业开发。”