(Phys.org) — Skrivning i nanoskala erbjuder ett tillförlitligt sätt att registrera information med extremt höga tätheter, vilket gör det till ett lovande verktyg för att mönstra nanostrukturer för en mängd olika elektroniska applikationer. I en nyligen genomförd studie, forskare har visat ett enkelt men effektivt sätt att skriva och rita på nanoskalan genom att använda en elektronstråle för att selektivt bryta kolatomerna i enskiktsgrafen.

Forskarna, Wei Zhang och Luise Theil Kuhn vid Danmarks Tekniska Universitet i Roskilde, Danmark; och Qiang Zhang och Meng-Qiang Zhao vid Tsinghua University i Peking, Kina, har publicerat sin studie om att använda elektronbläck för att skriva på grafenpapper i ett färskt nummer av Nanoteknik .

"Förmågan att registrera information har varit direkt korrelerad med den mänskliga civilisationsprocessen sedan urminnes tider, " berättade Wei Zhang Phys.org . "Papper och bläck är de två viktiga faktorerna för att registrera historia. För närvarande, informationskommunikation har fortgått i en aldrig tidigare skådad omfattning."

Nanoskala skrivande, som i huvudsak är manipulation av materia på nanoskala, har redan undersökts mycket. De nuvarande metoderna kan delas in i två grupper:litografi (uppifrån och ned), som trycker ett färdigt mönster på ett underlag, men har begränsad upplösning; och självmontering (nedifrån och upp), som manipulerar atomer eller molekyler individuellt, men står inför utmaningar med kontrollerbarhet.

Häri, forskarna föreslog en kombinationsmetod baserad på båda typerna av metoder för att övervinna svårigheterna med var och en, som de demonstrerade på "världens tunnaste papper":grafen.

"Uppkomsten av grafen kräver bred uppmärksamhet, " sa Qiang Zhang. "En distinkt egenskap är dess platthet, vilket ger den perfekta möjligheten att betraktas som det tunnaste papperet. För att direkt skriva på detta ultimata tunna papper, lämpligt bläck måste hittas. I liten skala, typiskt nanoskala, bläckkandidaten måste uppfylla kvalifikationen som både högupplöst skriv- och visualiseringsfunktion. Därför, högenergielektroner i ett transmissionselektronmikroskop (TEM) är det bästa valet. Elektronstrålen kan manipuleras som bläck för direkt skrivning, men är i sig själv osynlig."

Som forskarna förklarar, kolatomerna i grafen är känsliga för en mängd olika strålningseffekter. Här, en 300 keV elektronstråle användes för att bryta lokala kol-kolbindningar i enskiktsgrafen. När banden bryts, kolatomer sparkas igång, vilket resulterar i hängande bindningar som är fria att attrahera nya kolarter från vakuumet och på grafenytan. Dessa nya amorfa kolarter absorberas på de hängande bindningarna för att stabilisera kanten, bildas endast längs elektronstrålens avsökningsriktning.

"Vårt arbete visar möjligheten att direkt skriva mönster på det tunnaste materialet, grafen, i en positions- och storlekskontrollerbar stil genom att manipulera elektroner, sa Wei Zhang.

Denna teknik erbjuder både god styrbarhet och hög upplösning. Forskarna visade en teckenstorlek (definierad av bredden på linjerna) så låg som 2-3 nm. Dessutom, grafenen bevarade sin morfologi efter skrivprocessen. Med dessa fördelar, forskarna hoppas att den nya nanoskala skrivtekniken kommer att visa sig användbar för framtida nanoskala skrift och nanoelektroniska tillämpningar, såsom framväxande grafenkretsar i mikroskala.

I framtiden, om ytterligare finansiering finns tillgänglig, forskarna hoppas kunna förbättra upplösningen och effektiviteten hos denna nanoskala skrivteknik.

"Mer komplex skrivning kan uppnås genom att kombinera fördefinierad formdesign i programvaran, " Qiang Zhang sa. "Ett yttersta mål är att uppnå skrivning i atomskala enkelt och exakt för design av elektroniska kretsar."

© 2013 Phys.org. Alla rättigheter förbehållna.