Korea Research Institute of Standards and Science (KRISS) har utvecklat ett hybrid nanomikroskop som kan mäta olika nanomaterialegenskaper samtidigt. Detta nanomikroskop är viktigt för att undersöka egenskaperna hos nanokompositmaterial och är även lämpligt för kommersialisering. Det förväntas främja utvecklingen av industrier för relaterade material och utrustning.
Det nyutvecklade mikroskopet är ett hybrid nanomikroskop som kombinerar funktionerna av atomkraftsmikroskopi, fotoinducerad kraftmikroskopi och elektrostatisk kraftmikroskopi. Istället för att använda linser använder den en fin funktionell sond för att knacka på provet, vilket möjliggör samtidig mätning av de optiska och elektriska egenskaperna samt formen på nanomaterial med en enda skanning.
Dubbelskiktsgrafen är ett av de typiska nanomaterialen som drar nytta av att använda hybridnanomikroskopet. Den har stor potential för tillämpningar på grund av sin överlägsna mekaniska styrka, flexibilitet och höga värmeledningsförmåga jämfört med monolager grafen. Dubbelskiktsgrafenen uppvisar olika egenskaper, inklusive supraledning, beroende på spänningen som appliceras på varje lager eller den vridna vinkeln mellan två lager.
KRISS Material Property Metrology Group har klarlagt principerna för det unika infraröda absorptionssvaret som observeras i tvåskiktsgrafen med hybrid-nanomikroskopet. KRISS-forskarna bekräftade att detta fenomen orsakas av laddningsobalansen mellan de två lagren av grafen. De demonstrerade också experimentellt förmågan att kontrollera infraröd absorption genom att avsiktligt inducera och justera laddningsobalansen.
Konventionella nanomikroskop kunde bara mäta en enskild egenskap hos ett material åt gången, vilket gör det utmanande att mäta och analysera kompositegenskaper. Även om det förekom några fall av att mäta två egenskaper samtidigt, var kommersialiseringen fortfarande restriktiv eftersom det var krävande att tillverka utrustningen.
Det nya nanomikroskopet som utvecklats av KRISS kan enkelt appliceras i industriella miljöer eftersom det kan tillverkas utan betydande förändringar av strukturen hos det befintliga atomkraftmikroskopet. KRISS-forskargruppen är därför först med att utveckla ett hybrid nanomikroskop som kan kommersialiseras.
Genom att utöka dess mätegenskaper till de magnetiska egenskaperna förutom de optiska och elektriska egenskaperna kommer det att vara möjligt att observera alla tre egenskaperna samtidigt på nanoskalan. Detta förväntas påskynda forskningen om egenskaperna hos olika nanokompositmaterial, inklusive kvantmaterial, vilket bidrar till utvecklingen av nanomaterial, delar och utrustning.
En annan styrka med denna teknik är förmågan att inducera lokala förändringar i egenskaper. Genom att använda den mikroskopiska sonden för att repa provytan och justera mängden applicerade elektroner, är det möjligt att samtidigt styra komponentens optiska och elektriska egenskaper som en omkopplare. Detta kan vara användbart för design av kretsar och sofistikerade enheter som tillämpar sammansatta egenskaper.
Dr. Eun Seong Lee, en huvudforskare från KRISS Material Property Metrology Group, sa:"Denna prestation är kulmen på vår forskningserfarenhet inom nanomätning sedan 2015. Vi hoppas kunna säkra en ledande position inom forskningen om nya material genom att utvecklar nanomätteknik för kompositegenskaper."
Forskningen är publicerad i tidskriften Light:Science &Applications .
Mer information: Junghoon Jahng et al, Karakterisera och kontrollera infraröd fononanomali av dubbelskiktsgrafen i optisk-elektrisk kraftnanoskopi, Ljus:vetenskap och tillämpningar (2023). DOI:10.1038/s41377-023-01320-1
Tillhandahålls av National Research Council of Science and Technology
