石墨烯，一种单原子厚度的碳片，比钢铁更坚硬，与钻石一样坚硬。然而，这种坚韧、薄的材料也可以被诱导自行剥离成碎片。
都柏林圣三一学院的科学家在7月13日发表在《自然》杂志上的一篇文章中报告说，用金刚石尖端在石墨烯上刺穿一个孔，并反复来回移动该尖端——就像卷起地毯一样——会导致狭窄的碳条自发地向上卷曲，从石墨烯层中撕裂出来，甚至折叠回自身。
位于德克萨斯州休斯顿市莱斯大学的纳米技术专家詹姆斯·图尔表示，这一发现“完全令人惊讶”。图尔说，由于这项技术仍处于起步阶段，研究人员尚未证明他们可以控制它，因此很难确切地看到它将如何使用。但该效应的发现者，物理学家格雷厄姆·克罗斯和詹姆斯·安内特认为，应该有可能控制带状的大小以及它们剥离和折叠的方式，从而使它们可能在电子电路中很有用。
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安内特——发现时是一名研究生——偶然发现了这一发现，当时他正在石墨烯表面拖动金刚石尖端，以测试碳片的抗摩擦性能。有时，他注意到，尖端会刺穿石墨烯片，并且它会继续撕裂成各种尺寸的长条——长达数十微米。“当詹姆斯向我展示他的结果时，我立刻知道我们发现了一些重要的东西，”克罗斯说。
机制的魔力
克罗斯说，这个过程是可能的，因为单层平坦的石墨烯在能量上不如多层石墨烯稳定。如果可以自由移动，石墨烯带宁愿卷曲和折叠回自身，也不愿与表面齐平。但是，要达到更稳定的状态，带状物必须在剥离时撕裂石墨烯内部的其他强碳-碳键——这是运动的能量屏障。振荡金刚石尖端有助于克服该障碍。该过程在室温下有效；但在较高温度下，带状物生长得更快且更长。
有许多方法可以从石墨烯中雕刻形状——例如使用化学品、激光或氧等离子体蚀刻掉石墨烯片上不需要的部分。去年，由纽约州伊萨卡康奈尔大学的物理学家保罗·麦克尤恩领导的一个小组，在石墨烯中创造了复杂的切割和折叠，这个过程他们比作日本的剪纸艺术——切纸。但克罗斯和安内特的方法在更温和的条件下有效，并且可以用来快速制作许多带状物，研究人员认为，因为每种形状不必费力雕刻。
克罗斯认为，如果他能控制带状物形成和堆叠的方式，他也许能够将它们用作晶体管（电子开关）、电容器（存储电荷的设备）或导电石墨烯片之间的连接。他说，在未发表的实验中，他已经控制了带状物相互堆叠的方式。
莱斯大学的材料科学家鲍里斯·雅各布森表示，他对这一发现感到“激动”。他说，如果研究人员可以使用不同形状的多个金刚石尖端并进一步控制该过程，“人们可以设想形成一个预先设计的带状网络，准备在未来设备的特定电路中用作电极”。
本文经许可转载，并于2016年7月13日首次发表。