Автор AZoNano 21 июня 2021 г.

Графен состоит из атомов углерода, расположенных в виде проволочной сетки. Этот материал толщиной в один атом славится множеством необычных свойств, таких как чрезвычайная прочность и замечательная способность проводить электричество.

С момента его открытия исследователи искали способы дальнейшей адаптации графена посредством контролируемых манипуляций с его атомной структурой. Однако до сих пор такие модификации подтверждались только на местном уровне из-за проблем с построением изображений с атомарным разрешением больших образцов и анализом больших наборов данных.

Теперь команда Яни Котакоски из Венского университета вместе с Nion Co. объединила экспериментальную установку, построенную на микроскопе Nion UltraSTEM 100 с атомным разрешением, и новые подходы к построению изображений и анализу данных с помощью машинного обучения, чтобы создать атомные масштабы. контроль графена в сторону макроскопических размеров образцов. Процедура эксперимента показана на рисунке 1.

Эксперимент начинается с очистки графена с помощью лазерного облучения, после чего он подвергается управляемой модификации с использованием низкоэнергетического облучения ионами аргона. После переноса образца в микроскоп под вакуумом он отображается с атомным разрешением с помощью автоматического алгоритма. Записанные изображения передаются в нейронную сеть, которая распознает атомную структуру, обеспечивая исчерпывающий обзор изменения образца в атомном масштабе.

«Ключом к успешному эксперименту была комбинация нашей уникальной экспериментальной установки с новыми алгоритмами автоматизированной визуализации и машинного обучения», говорит Альберто Трентино, ведущий автор исследования. «Разработка всех необходимых деталей была настоящим коллективным усилием, и теперь их можно легко использовать для последующих экспериментов», – продолжает он . Действительно, после этой подтвержденной модификации графена на атомном уровне на большой площади, исследователи уже расширяют метод, чтобы использовать созданные структурные дефекты для закрепления примесных атомов в структуре. «Мы воодушевлены перспективой создания новых материалов, которые будут разработаны, начиная с атомного уровня, на основе этого метода» – заключает Яни Котакоски, руководитель исследовательской группы.

Исследование финансировалось Австрийским научным фондом (FWF) и Европейским исследовательским советом (ERC).

Оригинальная статья: Альберто Трентино, Якоб Мэдсен, Андреас Миттельбергер, Клеменс Манглер, Тома Суси, Киммо Мустонен и Яни Котакоски: Структурная инженерия графена на атомном уровне в мезоскопическом масштабе. Nano Letters 2021, DOI: 10.1021 / acs.nanolett.1c01214

Источник: https://www.univie.ac.at/en/