納米多孔石墨烯在納米電子學和膜分離領域的應用越來越多，因此對石墨烯進行有序精準穿孔操作要求更加嚴格。石墨烯的可縮放性和時間/成本效益是現(xiàn)有納米穿孔方法（例如催化蝕刻和光刻）面臨的重大挑戰(zhàn)。本文報道了通過氧化蝕刻應變引導石墨烯穿孔，其中納米孔選擇性地在由底部預制圖案化的納米突起引起的凸起處成核。利用反應分子動力學和理論模型，通過凸起誘導應變和增強蝕刻反應活性之間的關系揭示了穿孔機制。在SiO
2 NPs/SiO
2襯底上對石墨烯進行化學氣相沉積(CVD)的平行實驗，通過暴露于不同時間的氧等離子體，驗證了應變導向穿孔和孔徑演化的可行性。這種可擴展的方法可以應用于各種2D材料（如，石墨烯和h-氮化硼）和納米突起（如，SiO
2和C
60納米顆粒），從而合理地制造基于2D材料的器件。
Figure 1 通過底層預浸漬NPs對2D材料進行應變引導穿孔示意圖。
Figure 2 r-MD模擬演示。a)附著于NPs陣列修飾的襯底上的石墨烯應變分布，其直徑為1nm，周期為5nm，b)蝕刻石墨烯形態(tài)演化隨模擬時間的變化，c)石墨烯和h-BN模擬時間對生成孔隙面積的影響。
Figure 3機制澄清。a)空間連續(xù)分布的相對穿孔概率通過SBA模型2×2 NPs數(shù)組，ρ
0是非應變區(qū)域的參考概率，b) SFN模型對穿孔概率的空間離散分布，其中單個NP被具有周期性邊界條件的石墨烯覆蓋。
Figure 4 石墨烯暴露于氧等離子體之前后的形態(tài)學表征。a)粘附在SiO
2 NPs/SiO
2襯底上的CVD石墨烯的SEM圖，藍色箭頭表示圓頂狀的形態(tài)，b)脫層區(qū)域與NP頂點粘連區(qū)域的石墨烯凸起的放大SEM圖，c)石墨烯凸起的二維AFM圖像，d)石墨烯與SiO
2 NPs/SiO
2襯底粘結前后的原始拉曼光譜，e)石墨烯與NPs(紅色箭頭)暴露于等離子體氧氣6 s后的SEM圖，f)去除NPs后成核孔隙的放大SEM圖，g)三維AFM圖像，h)具有良好結構的所造孔隙的高度剖面。
Figure 5 暴露時間對孔隙生長的影響。a-d)生成孔隙的隨時間演化的SEM圖：0 s時無孔隙，1.5 s時≈15 nm, 3 s時≈40 nm, 4.5 s時≈60 nm。e)石墨烯隨著氧等離子體暴露時間增加的拉曼光譜，f)不同曝光時間蝕刻石墨烯的I
D/I
G與I
2D/I
G比值，g)未暴露的NPs與總采樣NPs的數(shù)量比隨暴露時間變化的統(tǒng)計匯總。
相關研究成果于2019年由美國哥倫比亞大學Xi Chen課題組，發(fā)表在Small（
https://doi.org/10.1002/smll.201903213）上。原文：Strain-Guided Oxidative Nanoperforation on Graphene
