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《纳米- arpes揭示的石墨烯的结构和电子不均匀性》

  • 来源专题：纳米科技
  • 编译者： 郭文姣
  • 发布时间：2017-08-18

  • 电子结构描述了电子态在互反空间中的分布，是凝聚态物理中最基本的概念之一，因为它决定了材料的电、光和磁行为。由于其具有共价键合的二维蜂窝状晶格，原始石墨烯在平面刚度和结构性能上都是无与伦比的。本文采用空间分辨率~ 100nm(nano - arpes)的角度解决了石墨烯的结构和电子性质，并通过化学气相沉积法(CVD)讨论了石墨烯的结构和电子性质。我们的研究结果揭示了石墨烯薄膜的空间不均匀性，证明了纳米带对不同材料电子结构微观不均匀性的检测能力。

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相关报告

  • 《石墨烯纳米线模拟人类最好的鼻子。》
    • 来源专题：纳米科技
    • 编译者：郭文姣
    • 发布时间：2018-03-30
    • 石墨烯的机械稳定性、高导电性以及与多种碳质功能化化学物质的相容性使其成为新型气体传感器的诱人主机系统。现在，研究人员已经克服了利用石墨烯在自然界最伟大的传感器之一——狗的鼻子——的生物模拟中所面临的一些制造挑战。 几世纪以来，狗的嗅觉都非常灵敏。在狗的鼻子里有丰富的毛细血管的介观结构，将一个巨大的嗅觉区填入一个小体积内。石墨烯纳米线——纳米薄片均匀地缠绕在自己周围——已经被提议用作这种毛细管结构的人造模拟物。对这一点的挑战是石墨烯纳米线的制造，它符合性能预期。 过去的尝试是在未还原或部分还原的状态下开始使用氧化石墨烯。因此，形成的纳米线缺乏石墨烯的恒星电子和表面化学性质。另一个重大挑战是保持卷轴的均匀性。 姚王，雷江，郭福州和他的同事们发现了一种克服纳米材料制造的挑战的方法。他们使用一种芳香族聚合物，聚(p-styrenesulfonate) (PSS)，作为表面活性剂分散在氧化石墨烯的水溶液中。聚合物和石墨烯氧化物之间的非共价相互作用将表面活性剂与它的目标结合起来，减少了石墨烯氧化物纳米薄片的聚集，从而使它们的表面键完全减少。 研究人员将水溶液倒入一个玻璃瓶中，将其浸泡在液态氮中，然后将其装入“冻干机”——冷冻干燥器——将冰升华。在整个升华过程中，纳米薄片开始逐渐滚动，一旦脱水完成，就会完全滚动。 检查结束 研究小组对合成的纳米管进行了表征，发现其管状结构的长度、直径和直线度都很均匀。他们还在冻干过程中使用了分子动力学模拟和低温扫描电镜，从而揭示了滚动的行为。速冻程序在玻璃瓶内建立一个垂直的温度梯度。冰沿着这个梯度结晶，因此当过程迅速发生时，嵌入的纳米薄片沿着这个垂直方向冻结。 当冰开始升华时，一层薄薄的纳米薄片被暴露出来。分子动力学模拟表明，在石墨烯氧化石墨烯纳米片的一侧，PSS的一种特殊的结合，使其在卷轴形成过程中产生了纳米薄片的曲率，这部分是由于PSS层的亲水性质。 然后，研究人员可以通过喷洒分散的纳米粒子的液滴，来制造气体传感器，并将其放置在银-钯电极上。这些传感器构成了线性欧姆装置，其电阻是通过目标分析物的存在来调节的，这里是NO2。与类似石墨烯基传感器相比，新冻干方法产生的传感器灵敏度更高，对NO2的选择性更强。
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  • 《利用原子力显微镜研究石墨烯在纳米尺度上的功能特性》
    • 来源专题：纳米科技
    • 编译者：郭文姣
    • 发布时间：2021-03-27
    • AZO于2021年3月25日发布关于石墨烯的内容，文章指出在纳米电子或能量转换设备中使用石墨烯时，通常需要对材料进行修饰。这些修饰通常采取吸附或共价结合的形式，然而，原始石墨烯的局部表面不均匀性(例如褶皱)可能会影响其均匀性。 石墨烯的精确纳米级形貌表征至关重要，这必须与评估材料的功能特性相结合。 原子力显微镜(AFM)是这项任务的理想选择，它结合了真实空间地形成像和功能表面特性的精确检测;例如，附着力，电势和模量。AFM促进了石墨烯和其他二维材料在纳米尺度上的整体表征方法。 当材料压缩为二维时，就会产生独特的特性，因此，石墨烯展现出一系列特殊的物理特性。这包括优异的载流子动力学、高机械强度和高导热性。 二维材料如石墨烯有许多潜在的未来应用——从光电子到柔性电子和电化学储能。二维材料的轻量和低维性也引起了奈米电子学研究人员的注意，他们正在研究电子设备的不断缩小 石墨烯在电子设备中的工业应用需要使用大型晶圆尺度的石墨烯薄膜，这促使研究人员将重点放在改进单层生长程序上。催化铜(Cu)上的化学气相沉积(CVD)是本研究中探索最多的途径。 然而，在铜衬底上生长的石墨烯需要随后转移到绝缘衬底上，而这一过程可能会破坏单层，并引入污染物。因此，在绝缘衬底上直接生长是石墨烯未来应用发展的重要一步 本文概述了在爱思强CCS研发反应堆内，在LED级c平面蓝宝石上生长的晶圆级石墨烯的研究。 AFM的多功能性使得它特别适合于研究绝缘蓝宝石上cvd -grow石墨烯的形态和功能特性。因此，Park系统NX20原子力显微镜上的边带开尔文探针力显微镜(KPFM)被用于蓝宝石上石墨烯的表征。 石墨烯和蓝宝石表面之间的表面电位有明显的对比。研究人员还注意到石墨烯褶皱和台阶边缘表面电位的变化。 图1显示了地形和表面电位的三维叠加，清晰地显示了地形特征和KPFM表面电位的相关性。与蓝宝石梯田相比，这种覆盖层可以显著降低石墨烯褶皱和蓝宝石台阶周围的表面电位。表面电位分布也符合用Park的精确纳米力学模式解析的力学特征。 KPFM和纳米力学信号之间的这种相关性表明石墨烯的电子和机械性能之间存在潜在的联系，表明AFM作为一种全面表征技术的潜力，是2D材料的理想选择。
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