加拿大蒙特利尔大学物理系Delphine Bouilly教授团队在纳米材料加工领域取得重要突破。该团队成功开发出一套全自动化的石墨烯转移系统，这项创新技术有望彻底改变二维材料的工业应用方式，为下一代电子器件和生物传感器的规模化生产铺平道路。相关研究成果已发表在知名期刊《npj 2D材料与应用》上。

石墨烯作为一种仅单原子厚度的二维碳材料，因其卓越的导电性、机械强度和光学特性，在电子学、传感器和生物医学等领域展现出巨大潜力。然而，要实现这些应用，必须先将石墨烯从其生长基底(通常是铜箔)无损地转移到功能器件上。传统转移过程依赖手工操作，不仅效率低下，还容易造成材料破损和污染。

"现有的石墨烯转移方法就像是在显微镜下做微雕，"研究负责人Bouilly教授解释道，"需要极高的操作技巧，且难以保证一致性。"由博士生Amira Bencherif主导的这项研究，创新性地设计了一套基于微流控原理的自动化转移系统。该系统由精密玻璃腔体网络、智能泵送系统和计算机视觉定位模块组成，能够实现石墨烯从铜基底到目标晶圆的精准转移。

该系统的核心技术突破在于其独特的溶液处理工艺。研究人员开发了一系列特殊化学溶液配方，通过精确控制溶液注入和排空时序，实现了石墨烯的无损剥离和定向转移。整个流程完全自动化，无需人工干预，就像一条微型化的工业生产线。

"我们的系统可以同时处理多达12条石墨烯带，"Bouilly教授表示，"转移成功率达到98%以上，材料损耗降低了近70%。"除了高效率外，该系统还具备多层石墨烯垂直堆叠的能力，这为制造新型量子器件和异质结构提供了可能。

研究团队已经为该技术申请了多项国际专利，并正在与加拿大国家纳米技术研究所合作，将该系统集成到标准半导体制造流程中。初步测试表明，采用该技术制备的石墨烯晶体管性能优于传统方法制造的产品。

这项突破不仅解决了二维材料产业化应用的关键瓶颈，还将显著降低纳米器件的制造成本。研究团队预计，该技术将在未来3-5年内实现商业化应用，首先服务于生物传感器市场，特别是在癌症早期诊断和传染病检测领域。

更多信息： Amira Bencherif 等人，《定向石墨烯带阵列的自动并行转移》，npj 二维材料与应用(2024)。