Исследователи из Северо-Западного университета (США) представили простой и эффективный способ наблюдения графена, основанный на использовании флуоресцентного красителя флуоресцеина.

Поскольку графен и родственные ему материалы имеют сверхмалую толщину, получить их изображение весьма сложно. Традиционные методики — атомно-силовая и сканирующая электронная микроскопия — имеют ряд недостатков: исследования по первой технологии отнимают много времени, а вторая дает результат только при помещении образца в вакуум. Иногда используются оптические методы, но и тогда наблюдать графен можно лишь на определенных подложках.

Флуоресцентная микроскопия широко применяется в биологии, однако для наблюдения графена она, как авторам было прекрасно известно, не годится: при контакте с этим материалом интенсивность флуоресценции молекул красителя резко падает.

И тут мы подумали о том, что можно заставить флуоресцировать всю подложку, — рассказывает участник исследования Цзясин Хуан (Jiaxing Huang). — И тогда появившиеся черные области будут соответствовать графену».

Графен на стеклянной подложке, покрытый слоем красителя толщиной 30 нм; масштабная полоска — 50 мкм (иллюстрация из Journal of the American Chemical Society)

Идея оказалась плодотворной; покрыв графен слоем красителя, ученые получили четкие изображения материала с помощью обычного флуоресцентного микроскопа. По словам профессора Хуана, поначалу он даже перепутал эти снимки с изображениями, переданными атомно-силовым или сканирующим электронным микроскопами. При необходимости краситель, как уверяют авторы, можно смыть, не повредив графен.

Методика также позволяет изучать графеновые материалы в растворе, что невозможно ни при какой другой технологии. Если краситель ввести в состав фоторезиста, графен будет четко выделяться и в процессе фотолитографии.

Изображения графена на кремниевой подложке, полученные с помощью атомно-силового (а), оптического (b) и флуоресцентного (с) микроскопов; масштабные полоски — 10 мкм (иллюстрация из Journal of the American Chemical Society)

Препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.