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電子束為“墨” 石墨烯當“紙”中丹科學(xué)家合作開發(fā)出納米書寫技術(shù)

發(fā)布時間:2013-06-27 作者: 來源:中國科技網(wǎng) 瀏覽:924

      據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)6月24日報道,中國清華大學(xué)和丹麥理工大學(xué)科學(xué)家合作,演示了一種簡單而有效的方法:用電子束有選擇地打破石墨烯單分子層的碳原子鍵,可實現(xiàn)在納米尺度上書寫。這種納米書寫技術(shù)為將來以極高分辨率記錄信息,制作微型電子設(shè)備中的納米電路提供了可靠手段。相關(guān)論文發(fā)表在近期英國物理學(xué)會(IOP)科學(xué)期刊《納米技術(shù)》上。

      “從古至今,信息記錄能力與人類的文明進程直接相關(guān)。紙和墨水是記錄歷史的兩種基本工具。當前,信息通訊已經(jīng)深入到前所未及的尺度?!钡溊砉ご髮W(xué)研究人員張威(音譯)說,“我們的研究證明了以位置和大小都可控的方式來操縱電子,直接在最薄材料石墨烯上書寫的可行性?!?/P>

      納米書寫本質(zhì)上是在納米尺度操縱事物,至今已被廣泛研究。現(xiàn)有方法可分為兩大類:一種是光刻印刷(自上而下),這是把預(yù)先做好的圖案印制在底板上,但分辨率有限;另一種是自組裝(自下而上),這種方法能操縱單個原子或分子,但在控制能力上還面臨很大挑戰(zhàn)。

      研究人員把這兩類方法結(jié)合在一起,克服了兩方面的不足,并在石墨烯上進行了演示。新的納米書寫技術(shù)提供了良好的可控性和高分辨率,所演示的字體大小線寬僅有2到3納米。此外,經(jīng)書寫后石墨烯還能保持不變形。

      清華大學(xué)化學(xué)工程系的張強說,石墨烯的平整性為它作為“世界上最薄的紙”提供了絕佳條件,但要想直接在上面書寫,還必須找到合適的“墨水”。這種“墨水”必須既滿足分辨率的要求,又具有可視化功能。

      投射電子顯微鏡(TEM)中的高能電子是最佳選擇。石墨烯中的碳原子對許多照射效果都很敏感,一束300KeV(千電子伏)的電子束能打斷單層石墨烯上局部的碳?碳鍵,鍵斷裂時碳原子被擊出,形成一個空懸的鍵,會吸引真空中和石墨烯表面其他形式的碳。一些新的無定形碳被吸引到懸著的鍵上,穩(wěn)定了這一邊緣,如此這般沿著電子束掃描的方向一路下來。

      研究人員還表示,希望能進一步提高這種納米書寫技術(shù)的分辨率和書寫效率?!叭绻密浖A(yù)先設(shè)計好形狀,還可實現(xiàn)更復(fù)雜的書寫?!睆垙娬f,“最終目標是實現(xiàn)在原子尺度的輕松書寫和精確的電子線路設(shè)計。”

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