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《使用原子力显微镜红外光谱测量单个碳纳米管和单个石墨烯片》

  • 来源专题：纳米科技
  • 编译者： 郭文姣
  • 发布时间：2017-08-03

  • 原子力显微镜红外光谱（AFM-IR）将AFM的空间分辨率与红外光谱的化学特性相结合。在AFM-IR中，脉冲IR光的样品吸收引起快速的热机械膨胀，其在与样品接触的AFM悬臂中激发共振。悬臂谐振幅度与局部样品IR吸收系数成比例。难以检测最小样品如1D和2D纳米材料的热机械膨胀。在这项工作中，我们克服了这一限制，并使用AFM-IR来测量单个单壁碳纳米管和单层石墨烯中的纳米级IR吸收。通过在样品下面放置一层薄薄的聚合物，AFM-IR信号可能增加高达两个数量级。样品之下的聚合物使样品热绝缘，并放大热机械膨胀。有限元模拟与测量一致，并提供了将该方法应用于任意样本的一般框架，包括其他1D和2D材料和薄生物样品。

    ——文章发布于2017年8月1日

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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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  • 《碳纳米管“变身”超微型晶体管》
    • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心—领域情报网
    • 编译者：冯瑞华
    • 发布时间：2021-12-28
    • 来自中国、日本、俄罗斯和澳大利亚的科学家组成的国际研究小组在最新一期《科学》杂志撰文指出，他们历时5年，使用一种插入电子显微镜的独特工具，制造出了一种超微型晶体管，其宽度仅为人类头发丝宽度的1/25000。 　　在这项新研究中，科学家们首先朝一个碳纳米管同时施加力和低电压，加热它直到外层管壳分离，留下单层纳米管，从而制造出这种微型晶体管。研究人员解释称，热量和应变改变了纳米管的“手性”，这意味着结合在一起形成纳米管壁单原子层的碳原子被重新排列，结果让碳纳米管“变身”为晶体管。 　　用于开关和放大电子信号的晶体管是包括计算机在内的所有电子设备的基础元件。苹果公司表示，为未来苹果手机供电的芯片包含150亿个晶体管。几十年来，计算机行业一直致力于开发越来越小的晶体管，但将晶体管小型化到纳米级是现代半导体工业和纳米技术领域面临的一大挑战。 　　研究人员表示，他们或许可以借助碳纳米管制造出节能的纳米晶体管，以超越由硅制成的微处理器，但控制单个碳纳米管的“手性”（决定了碳原子的几何结构和电子结构）仍然是一个巨大的挑战。在最新研究中，他们通过加热和机械应变改变了金属纳米管片段的局部“手性”，设计并制造了碳纳米管分子内晶体管。 　　最新研究负责人、昆士兰大学材料科学中心联合主任德米特里·戈尔伯格教授说：“我们证明，我们拥有操纵纳米管分子特性来制造纳米级电子器件的能力，为下一代先进计算设备所用微型晶体管的研制开辟了新途径。” 　　研究人员强调称，尽管最新方法不适用于微型晶体管的大规模生产，但展示了一种新的制造原理，并开辟了利用纳米管的热机械处理方法获得具有所需特性的最小晶体管的新视野。
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