石墨烯，作為一種完美的二維晶體因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)引起了科學(xué)界的廣泛關(guān)注。2010年，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予了石墨烯的兩位發(fā)現(xiàn)者：K.S.Novoselov和A.K.Geim，以表彰他們?cè)谑┌l(fā)現(xiàn)方面做出的巨大貢獻(xiàn)。在眾多的石墨烯制備方法中，化學(xué)氣相沉積法（CVD）由于成本低、可控性好、可大規(guī)模制備等優(yōu)點(diǎn)近年來(lái)掀起了對(duì)其的研究熱潮。最近，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所的研究人員首次以液態(tài)銅作為催化劑利用化學(xué)氣相沉積法成功制備出了高質(zhì)量、規(guī)則排布的六角石墨烯和均勻分散的石墨烯薄膜，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在近期出版的美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。

2009年，美國(guó)奧斯汀大學(xué)Ruoff組利用固體銅箔作為金屬催化劑制備出了連續(xù)均勻的石墨烯薄膜，迅速引起了科研人員的極大興趣。相比于傳統(tǒng)制備石墨烯的金屬催化劑，銅中碳的溶解度極低，因此可以得到單層大面積石墨烯薄膜。但是得到的石墨烯由于受到固態(tài)銅催化劑表面不均勻性影響，晶界較多，質(zhì)量不高，極大地影響了石墨烯的進(jìn)一步大規(guī)模應(yīng)用。

中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所劉云圻組的科研人員創(chuàng)造性的引入液態(tài)銅概念，利用液態(tài)銅的良好流動(dòng)性及均勻性等特點(diǎn)消除了所得石墨烯的晶界，制備出了高質(zhì)量大面積的單層石墨烯薄膜。另外，研究人員還通過(guò)控制生長(zhǎng)參數(shù)及實(shí)驗(yàn)溫度等條件，制備了規(guī)則排布的六角石墨烯片，單個(gè)規(guī)則六角石墨烯可以達(dá)到100微米以上。

文章表明，將反應(yīng)溫度升至銅的熔點(diǎn)1083℃以上，固態(tài)銅箔會(huì)變成熔融狀態(tài)即液態(tài)銅。在不同的基底上液態(tài)銅會(huì)顯示出不同的狀態(tài)，在石英基底上，銅熔融后會(huì)變成球狀，影響石墨烯的大面積生長(zhǎng)。通過(guò)一系列優(yōu)化，最終選取了金屬鎢和鉬作為基底，液態(tài)銅在兩種金屬上可以均勻鋪展成平面。在此液態(tài)銅上，利用化學(xué)氣相沉積方法制備了均勻分散的高質(zhì)量石墨烯薄膜。

專家表示，該研究組以液態(tài)銅代替原有固態(tài)銅在化學(xué)氣相沉積方法下生長(zhǎng)石墨烯，標(biāo)志著石墨烯生長(zhǎng)和排列方面取得了重大進(jìn)展，將極大的促進(jìn)該領(lǐng)域的深入研究。

劉云圻課題組研究人員表示，將會(huì)繼續(xù)以液態(tài)銅作為研究體系，探求其在石墨烯質(zhì)量、尺寸等各方面的特殊作用。