Moirémönster visas när två eller flera periodiska rutnät läggs över något snett, vilket skapar ett nytt större periodiskt mönster. Forskare från NIST och Georgia Tech avbildade och tolkade moirémönstren som skapats av överlagrade ark av grafen för att bestämma hur de individuella arkens gitter staplades i förhållande till varandra och för att hitta subtila stammar i områden med utbuktningar eller rynkor i arken. Kredit:NIST
(PhysOrg.com) - Forskare vid National Institute of Standards and Technology och Georgia Institute of Technology har visat att moirémönster i atomskala, ett interferensmönster som visas när två eller flera rutnät läggs över något snett, kan användas för att mäta hur ark av grafen staplas och avslöja töjningsområden.
Förmågan att bestämma rotationsorienteringen av grafenark och kartstamning är användbar för att förstå de elektroniska egenskaperna och transportegenskaperna hos flera lager av grafen, en enatoms tjock form av kol med potentiellt revolutionerande halvledande egenskaper.
Inom digital fotografering, moiré-mönster (uttalas mwar-ray) uppstår på grund av fel i renderingsprocessen, vilket gör att rutmönster ser vågiga eller förvrängda ut. Materialforskare har använt mikroskopiska moirémönster för att upptäcka påfrestningar som rynkor eller utbuktningar i en mängd olika material.
Forskare skapade grafen på ytan av ett kiselkarbidsubstrat vid Georgia Institute of Technology genom att värma upp ena sidan så att endast kol, i form av flerskiktsark av grafen, var kvar. Med hjälp av ett specialbyggt skanningstunnelmikroskop på NIST, forskarna kunde se genom de översta lagren av grafen till lagren under. Denna process, som gruppen kallade "atomic moiré interferometry, " gjorde det möjligt för dem att avbilda mönstren som skapades av de staplade grafenlagren, vilket i sin tur gjorde det möjligt för gruppen att modellera hur de hexagonala gittren i de individuella grafenlagren var staplade i förhållande till varandra.
Till skillnad från andra material som tenderar att töjas ut när de svalnar, grafen hopar sig som ett skrynkligt lakan. Forskarna kunde kartlägga dessa stressfält genom att jämföra den relativa förvrängningen av hexagonerna av kolatomer som utgör de individuella grafenskikten. Deras teknik är så känslig att den kan upptäcka stammar i grafenlagren som orsakar så lite som 0,1 procents förändring i atomavstånd.
Detta samarbete mellan NIST och Georgia Institute of Technology är en del av en serie experiment som syftar till att få en grundläggande förståelse för grafens egenskaper.
Deras artikel, "Strukturanalys av flerskiktsgrafen via atomär moiré-interferometri" valdes ut som en redaktörs höjdpunkt i Fysisk granskning B för mars månad, 2010.
