石墨烯是一种很有前途的材料，可用于制备明天的纳米电子装置。用精确和可升级的方法制造石墨烯及衍生材料，并且达到理想的电子性能，现在仍然处于探索阶段。为克服目前的局限，瑞士联邦材料科学与技术研究所（Empa）的研究人员制造石墨烯状材料，使用了表面化学方式，他们详细阐述了相应的反应途径。这项工作发表在科学杂志《自然化学》上。科学家结合了经验的观察，利用了扫描隧道显微镜和电脑模拟。
扫描隧道显微镜图像显示，纳米石墨烯分子和两个稳定的中间产品，都在一个铜表面。分子模型显示了一个纳米石墨烯（右下方）以及两个中间产品（上部和左部）。实际上，分子直径约为一纳米。来源：苏黎世大学
电子元件变得越来越小，微电子元件逐步让位于纳米电子元件。在纳米尺寸，硅这种目前最常用的材料，在半导体技术中基本达到了极限，阻碍着尺寸的继续缩小和技术进步。因此，新型电子材料需求量很大。因其不凡的电学性质，石墨烯这种二维碳黑网格，被认为是一种可能的替代品。然而，一些障碍必须克服，只有这样，石墨烯才可用于半导体技术。例如，当前还没有简易又实用的方法，来大规模加工石墨烯状材料。
瑞士联邦材料科学与技术研究所纳米技术表面实验室的研究者们报道，用一种表面化学途径制造小片石墨烯，这就是所谓的纳米石墨烯。使用原型的聚亚苯基前体（polyphenylene precursor），研究者澄清了问题，参与研究的，还有德国美因茨马克•普朗克聚合物研究所（Max Planck Institute for Polymer Research）和苏黎世大学的科学家，他们搞清了铜表面化学反应方式的具体细节，以及基础材料如何转化为平整的纳米石墨烯，这是直接在表面上转化的。这工作已于发表在科学期刊《自然•化学》上，是提前在线发布。
计算机生成图像，显示的细节是两个中间产品之中的一个，是研究人员用扫描隧道显微镜确定的。来源：苏黎世大学
为了进行研究，研究人员结合了经验的观察，特别是来自扫描隧道显微镜的观察与电脑模拟。模拟是用来确定，理论上可能的反应步骤是否实际有效。结果是，反应方式包含6个步骤和5种中间产品。其中，两种产品表面是稳定的。这样它们就能采用扫描隧道显微镜稳定成像。反应障碍涉及到不同的中间产品，这一障碍被减少，就因为基质的催化作用。
为了整合进电子电路中，石墨烯状材料的制备，必须是在半导体表面，而不是在金属表面。研究人员已经模拟，测试这种方法是否也适用于这些表面，结果是很有希望的，结果表明，基于表面的合成是一种可行的方法，可以制作量身定做的纳米石墨烯，而且可以使用一系列不同的基板。
