北大本周再发Nature: 高指数晶面单晶铜箔的制备

【引言】

制备大尺寸、具有多晶面指数（facet indices）的单晶金属箔一直是材料学家追求的目标。对于金属来说，低指数晶面仅有三种({100}, {110} and {111})，而与此相比，高指数晶面则有无限种，因此具有更加丰富的表面和性能。然而，不管是热力学还是动力学角度金属都更倾向于形成低指数晶面，因此可控制备高指数晶面的单晶金属箔是一个巨大的挑战。

【成果简介】

韩国蔚山科学技术院的丁峰、南方科技大学的俞大鹏院士以及北京大学的王恩哥院士、刘开辉研究员（共同通讯作者）等人报道了一种制备多种单晶铜箔的晶种生长技术。由此制备的铜箔不仅尺寸高达30*20平方厘米，还具有多达30种晶面。研究人员首先将多晶铜箔进行温和预氧化，随后在还原性气氛中进行退火处理，最终导致了整张箔水平的高指数晶面生长。研究表明，铜箔上的氧化表面层的出现意味着表面能最小化并不是晶面选择生长的关键因素，相反地，可消耗较小晶粒并消除晶界的大尺寸晶粒晶面决定了晶面的生长。这项生长技术不仅可以制备铜箔，还能制备高指数单晶镍箔，是一种通用的材料制备手段。研究认为这一多晶面金属箔在二维材料制备、选择性催化等方面均有潜在的应用价值。2020年05月27日，相关成果以题为“Seeded growth of large single-crystal copper foils with high-index facets”的文章在线发表在Nature上。

【图文导读】

图1 铜(112) 单晶的表征

图2 A4纸尺寸的多晶面单晶铜箔

图3 多晶面单晶铜箔的晶种生长

图4 单晶铜的晶面转移以及多晶面单晶镍箔的表征

文献链接：Seeded growth of large single-crystal copper foils with high-index facets（Nature, 2020, DOI: 10.1038/ s41586-020-2298-5）

本文由材料人学术组NanoCJ供稿。

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