グラフェンはいくつかの方法で合成できるが、それぞれに利点と限界がある。
グラフェンの合成法にはどのようなものがあるのだろうか。
1.化学気相成長法（CVD）
この方法は、高品質のグラフェン膜を大規模に製造するために広く用いられている。
CVDでは、炭化水素ガスを用いて、ニッケル（Ni）や銅（Cu）などの基板上にグラフェン膜を成長させる。
Ni基板の場合、炭素原子は高温で金属中に拡散し、冷却中に表面に析出する。
炭素の溶解度が低い銅基板では、表面吸着によってグラフェンが形成される。
CVD は、その拡張性、費用対効果、および大面積の単層グラフェンを製造できる点で好ましい。
2.液相剥離法
この方法では、グラフェンを安定化させるのに適した表面張力を持つ溶媒中で、バルクのグラファイトを剥離する。
n-メチル-2-ピロリドン（NMP）などの溶媒や、界面活性剤を含む水溶液が用いられる。
剥離のためのエネルギーは通常、超音波ホーンソニケーションまたは高せん断力から得られる。
収率は比較的低いが、遠心分離を用いることで、かなりの割合の単層および数層のグラフェン薄片を得ることができる。
3.SiCの制御昇華
この方法では、汚染を最小限に抑えるため、超高真空中でSiC基板を熱分解する。
シリコンが脱離すると、表面の余分な炭素が再配列して六角格子が形成され、エピタキシャル・グラフェンが生成する。
しかし、この方法はコストが高く、大量生産には大量のSiが必要である。
4.成長基板と炭化水素ガス源を用いた CVD
この方法は、基板の炭素溶解度によって異なる。
Niのような溶解度の高い基板では、炭素の拡散と偏析が起こるが、Cuのような溶解度の低い基板では、表面吸着が主なメカニズムである。
金属基板、特に Cu 上での CVD は、大面積の単層グラフェン製造において最も有望な結果を示している。
これらの方法はいずれも、品質、拡張性、コストなど、グラフェン製造における特定のニーズに対応するために開発されたものである。
どの方法を選択するかは、目的とする用途と利用可能なリソースによって決まる。
例えば、CVD法はその拡張性と費用対効果から大規模な工業生産に最適であり、液相剥離法は実験室規模の実験や少量のグラフェンを必要とする用途に適しているかもしれない。
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