Graphene is a monolayer of carbon atoms tightly packed into a twodimensional honeycomb lattice. Since its unexpected isolation from natural graphite, the extraordinary properties of graphene have immediately fascinated the scientific community. Good properties of Graphene such as the transparency, the ambipolar electric field effect, a tunable band gap and high mobility have been studied well, but the surface energy of graphene has rarely been investigated yet.
Here, it is demonstrated that reduced grapene film could modify a surface energy and be a neutral substrate for PS-b-PMMA block copolymer. Spin-cast, atomic layer thick, large-area reduced graphene film successfully played the role of surface energy modifier for arbitrary surfaces. The degree of reduction enabled the tuning of the surface energy. Sufficiently reduced graphene served as a neutral surface modifier to induce surface perpendicular lamellae or cylinders in a block copolymer nanotemplate. Our approach integrating large-area graphene film preparation with block copolymer lithography is potentially advantageous in creating semiconducting graphene nanoribbons and nanoporous graphene or patterning on diverse substrates included non-planar surface and metal patterned substrate.
그라핀은 2차원 honeycomb 격자구조로 생긴 탄소 원자의 단층 구조이다. 천연 흑연에서의 기대되지 않았던 분리 공정으로 인해 그라핀의 엄청난 물성은 과학계를 매료시켰다. 투명성이나, 이극석 전기장 효과, 조절가능한 밴드갭 그리고 높은 전기 이동도 등과 같은 그라핀의 좋은 물성은 충분히 연구되어 왔다. 하지만, 그것의 표면에너지에 대해서는 아직 미흡함이 있었다.
여기서는, 환원된 그라핀 필름의 표면 에너지를 조절하였고 PS-b-PMMA 블록공중합체에 대해 중성의 기판이 될 수 있음을 증명하였다. 스핀 코딩이 가능하며, 원자단위 두께의, 대면적적으로 형성된 그라핀은 임의의 기판의 표면에너지 개질재료로 사용될 수 있었다. 또한 환원 정도의 조절은 표면에너지의 조절이 가능하였다. 한편 충분히 환원된 그라핀은 블록공중합체 나노템플렛에서 기판에 수직한 라멜라와 실린더 구조를 유도할 수 있는 중성 표면 개질자 역할을 할 수 있었다. 블록공중합체와 함께 형성된 대면적적으로 형성된 그라핀 필름을 활용한 이러한 접근은 잠재적으로 반도체적인 나노리본이나 나노구멍이 형성된 그라핀이 형성할 수 있거나, 비평면상이나, 금속이 패턴된 표면 등을 포함하는 다양한 기판 위의 패턴닝이 가능하게 하였다.
