現代工程與應用科學學院朱嘉教授課題組在微納材料熱學傳輸領域取得新進展，研究開發了一種新型的乙醇輔助二維材料轉移方法，該工作以《Ethanol Assisted Transfer for Clean Assembly of 2D Building Blocks and Suspended Structures》為題發表在Advanced Functional Materials上(DOI: 10.1002/adfm.201902427）。
二維材料由於優異的光學、電學、機械性能受到廣泛關注，同樣其也展現出獨特的熱學性能，二維材料微納熱學傳輸的研究不僅推進了聲子傳輸基礎科學的發展，而且對於未來電子器件、能量存儲等領域的應用有著重要意義。除此之外，將不同二維材料堆疊起來將會產生更多新奇的結構以及物理特性。二維材料的轉移測試以及堆疊過程，難點是在二維材料和襯底脫離的同時不損壞樣品本身以及儘量不引入沾汙。傳統的二維材料轉移方法如聚合物（PMMA）輔助的溼法轉移、PDMS輔助的幹法轉移，都不可避免的存在聚合物殘留影響材料性能的問題，尤其是對於用於微納熱學傳輸測試的懸空熱橋器件的轉移，還容易造成對精密測試儀器的損壞。針對於此，朱嘉教授課題組提出了一種新型的乙醇輔助的二維材料轉移方法，可以成功實現二維材料範德華異質結的構造，以及懸空熱橋器件的轉移。這種潔淨的二維材料轉移方法為二維材料的堆疊和測試提供了新的思路和方法，對二維材料微納熱學傳輸基礎科學研究以及未來應用有著重要意義。
研究團隊根據分子動力學和密度泛函理論模擬計算乙醇的作用：乙醇能夠自發插層進入二維材料樣品和襯底之間，從而弱化二維材料和襯底間的結合力。液相AFM的測試結果也表明加入乙醇後，樣品的厚度顯著增加，說明乙醇能夠插層進入到二維材料和襯底之間。
正是由於乙醇的插層以及對於二維材料和襯底間結合力的削弱，這種乙醇輔助的方法能夠成功轉移樣品。如圖1所示，在襯底上製備出二維材料薄層樣品，並且滴加乙醇，隨後乙醇自發插層進入二維材料和襯底之間，通過操作鎢針，就可以將二維材料樣品挑起。鎢針帶著樣品精確定位到目標位置，最後乙醇揮發就可以完成整個轉移過程。
由於整個轉移過程只添加乙醇溶液，因此這種方法完全避免了聚合物的汙染，成功實現潔淨轉移。不僅如此，通過這種轉移方法，可以實現範德華異質結的轉移，可以隨意構造人工結構，更重要的是，可以成功實現二維材料到懸空器件的轉移，如圖2所示。
這種轉移方法成功應用到微納熱學傳輸性質測試，研究團隊將5層二硫化鉬樣品轉移到懸空熱橋器件上，測試結果表明二硫化鉬樣品室溫熱導率達到52 W/mK，高於其他轉移方法測試的數據。這種乙醇輔助的轉移方法是完全潔淨的，避免聚合物殘留降低材料性能，保持了樣品的晶體質量，推進了聲子熱學傳輸科學的研究。
總結來說，這種乙醇輔助的潔淨的二維材料轉移方法成功實現了二維堆疊的構造，尤其是在懸空器件上的轉移，這為二維材料本徵性能測試尤其是微納熱學傳輸，以及新型範德華異質結的基礎科學研究提供了強有力的工具，對於二維材料科學領域的研究有著重要意義。
朱嘉教授課題組17級碩士研究生楊鑫以及博士畢業生李秀強為文章共同第一作者，現代工程與應用科學學院陸海鳴副教授和朱嘉教授為論文的通訊作者，該工作得到了南京大學聶越峰教授、南京工業大學李海教授以及加州伯克利大學吳軍橋教授的幫助和支持。該研究得到了固體微結構國家實驗室（籌）微加工中心技術支持以及江蘇東海硅業科技創新中心支持。這一工作還受到國家重點研發計劃，國家自然科學基金，江蘇省自然科學基金，中央高校基本科研業務費專項基金項目的支持。
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