Konstruktion av atomärt väldefinierade vikta GNS:er av STM origami. (A) Schematisk grafik för att vika och veckla ut en BNI längs en godtycklig riktning (svarta pilar). (B) Experimentell realisering av (A). Serien av STM-bilder visar en sekvens av vikning och utvikning av en BNI i den riktning som indikeras av de vita pilarna. HOPG, högbeställd pyrolytisk grafit. (C) 3D STM topografi av en typisk vikt GNS. (D) Linjeprofil längs den röda pilen i (C) som visar bildandet av både den 1D rörformiga kanten och den 2D staplade grafenflatan med höjd jämförbar med avståndet mellan två grafenlager (0,70 nm). Inställningar för (B):tunnelström It =10 pA; förspänning Vs =−3 V. Inställningar för (C):It =100 pA; Vs =1 V. GNI:erna manipulerades genom att använda lateral spetsinducerad manipulation med en typisk ström på ~100 pA och en spänning på ~3 mV. Alla resultat erhölls vid temperatur T =4,2 K. Kredit: Vetenskap (2019). DOI:10.1126/science.aax7864
Ett team av forskare från den kinesiska vetenskapsakademin, Vanderbilt University och University of Maryland har skapat origamiliknande strukturer gjorda av grafen med hjälp av skanningstunnelmikroskopi. I deras papper publicerad i tidskriften Vetenskap , gruppen förklarar hur de uppnådde denna bedrift och möjliga tillämpningar.
I flera decennier, forskare har försökt vika ark av grafen på kontrollerbara sätt. Medan vissa lyckades vika ark med grafen, de kunde antingen inte göra det på ett kontrollerat sätt, eller så var de tvungna att förbehandla grafenet för att få det att böjas på vissa ställen. Forskare tror att om grafenark kunde manipuleras kontrollerbart, de resulterande materialen skulle ha önskade egenskaper - ett exempel skulle vara att böja det i en "magisk vinkel" för att göra det supraledande. Andra hoppas kunna utveckla mindre processorer än vad som kan göras med kisel. I denna nya ansträngning, forskarna hävdar att de har hittat ett sätt att vika nanoöar av grafen kontrollerat.
Det första steget innebar att skapa nanoöarna av grafen. Forskarna sköt vätejoner mot ark av grafit i 10 cykler, en process som tog 10 timmar. Detta producerade högkvalitativt grafen som kunde stå emot manipulation utan att gå sönder eller böjas på opålitliga sätt. Efter det, laget använde ett scanning tunneling microscope (STM) för att ta tag i delar av nanoöarna och sedan hålla fast vid dem när arket veks, ungefär som ett papper. De noterar att det krävdes viss expertis från den person som kontrollerade STM:en för att manipulera arken korrekt.
Teamet demonstrerade sin teknik genom att först fästa kolnanorör på en av sina nanoöar, och sedan vika den på mitten som en omelett. De fortsatte med att vika andra små ark till grundläggande origamiformer. De erkänner att deras teknik är ganska besvärlig för närvarande, och att det krävs mer arbete innan det kan användas för att skapa kommersiella produkter.
© 2019 Science X Network
