韩国忠南国立大学（CNU）的研究团队近日开发出一种名为一步法自由图案化石墨烯（OFP-G）的新技术，这项技术能够显著降低石墨烯的电阻，并有效规避传统光刻和化学蚀刻工艺对材料造成的损伤。

石墨烯是一种由碳原子构成的单层二维材料，其独特的六边形晶格结构赋予其优异的透明度、导电性和机械柔韧性。在制造过程中保持这些特性对实际应用至关重要。

传统微电极制造常采用光刻工艺，但该过程容易导致石墨烯受损并降低其电学性能。CNU团队开发的OFP-G技术通过选择性改变石墨烯的化学键来实现图案化，而非直接去除材料。

在具体操作中，研究人员将转移到二氧化硅基底上的单层石墨烯与预先蚀刻有图案的玻璃基底接触。整个流程在380°C的真空环境中进行，此时玻璃转变为导电固态电解质状态。

当施加1000V电压时，玻璃内的可移动碱金属离子发生迁移，在石墨烯界面形成富氧区域。这些区域仅在接触部位将碳-碳键局部转化为碳-氧键，从而生成精确的模板状图案，同时确保周围石墨烯结构的完整性。

这项研究已发表于《微系统与纳米工程》期刊，论文标题为《直接、无残留图案化亚5微米CVD单层石墨烯，具有显著增强的导电性和图案保真度》。研究团队指出，该技术能够实现大面积单层石墨烯的高分辨率图案化，特征尺寸可控制在5微米以下。

OFP-G工艺产生的石墨烯表面清洁无污染，适用于生物传感器、神经接口以及柔性透明电子产品如太阳能电池等领域。

实验数据显示，采用OFP-G技术制造的石墨烯通道电阻低至11.5欧姆（5微米）和9.4欧姆（20微米），而传统方法图案化的石墨烯导电性能则大幅下降。

CNU机械工程学院教授、研究负责人Wonsuk Jung表示：“传统光刻工艺在微观尺度上不可避免地会造成石墨烯损伤和分层。我们的方法实现了极低的电阻和高图案保真度，即使对于5微米尺度的精细图案也是如此，且没有蚀刻引起的缺陷或化学污染。”

研究人员认为，这项技术为将石墨烯集成到对表面清洁度和电性能要求极高的柔性、透明及生物电子设备中，提供了一条可扩展且可重复的路径。

Jung补充道：“我们的方法为图案化高分辨率石墨烯提供了一条可扩展、可重复且无污染的途径，并为石墨烯在柔性和透明电子产品中的集成开辟了新的可能性。”