Искусство создания крошечных отверстий

Нельзя стрелять пулей из пистолета через банан таким образом, что кожа перфорированная, но банан остается неизменным. Однако, на уровне отдельных атомных слоев, такой подвиг был достигнут — нано-структурирования метод был разработан в TU Wien (Вена), с которой определенные слои материала могут быть перфорированные чрезвычайно точно и другие оставили совершенно нетронутыми, хотя снаряд проникает во все слои. Это стало возможным с помощью многозарядных ионов. Они могут быть использованы для выборочной обработки поверхностей новых 2D-материальных систем, например, для привязки некоторых металлов, которые затем могут служить катализаторами. Новая методика опубликована в журнале ACS нано.

Новые материалы из ультратонких слоев

Материалы, которые состоят из нескольких ультратонких слоев рассматривается как захватывающее новое поле для исследований материалов. С тех пор, высокопроизводительный материал графен впервые был выпущен, который состоит всего из одного слоя атомов углерода, много новых тонкопленочных материалов были выработаны, зачастую с многообещающими новыми свойствами.

«Мы исследовали сочетание графена и дисульфида молибдена. Два слоя материала привели в соприкосновение и затем соединяются друг с другом слабыми ван-дер-Ваальса», — говорит доктор Schwestka Жанин из Института прикладной физики в техническом университете Вены и первый автор публикации. «Графен является очень хорошим проводником, дисульфид молибдена является полупроводниковым, а сочетание может быть интересным для производства новых типов устройств хранения данных.»

Для некоторых приложений, тем не менее, геометрии материал должен быть специально обработаны данные о Нм, например, для того, чтобы изменить химические свойства путем добавления дополнительных типов атомов или для контроля оптических свойств поверхности. «Есть для этого разные методы», — объясняет Schwestka Джанин. «Вы можете изменить поверхностей электронным лучом или с обычным ионным пучком. С двухслойной системы, однако, всегда существует проблема, что луч воздействует на оба слоя одновременно, даже если только один из них должен быть изменен.

Два вида энергии

Когда ионный луч используется для лечения поверхностных, это, как правило, сила удара ионов, что влияет на материал. В ту Вена, однако, относительно медленных ионов, которые являются многозарядными. «Следует различать две разные формы энергии», — объясняет профессор Ричард Вильгельм. «С одной стороны, есть кинетическая энергия, которая зависит от скорости, с которой ионы влияние на поверхность. С другой стороны, есть потенциальная энергия, которая определяется электрическим зарядом ионов. С обычных пучков ионов, кинетической энергии играет решающую роль, но для нас потенциальной энергии является особенно важным.»

Существует важное различие между этими двумя формами энергии: в то время как кинетическая энергия высвобождается в обоих слоев материала при проникновении через слой системы, потенциальная энергия может быть распределена крайне неравномерно между слоями: «на дисульфид молибдена реагирует очень сильно на многозарядных Ионов», — говорит Ричард Вильгельм. «Один ион, прибывающих в этот слой можно удалить десятки или сотни атомов из слоя. То, что осталось-это дыра, которая может быть очень хорошо видно под электронным микроскопом».На слой графена, с другой стороны, что снаряд сразу после просмотров, остается неизменным: большая часть потенциальной энергии, которая уже выходила.

Тот же эксперимент также может быть отменено, так что сильно заряженный ион сначала делают графен и только тогда дисульфид молибдена слоя. В этом случае оба слоя остаются неизменными: графен обеспечивает Иона с электронами необходимость в ее нейтрализации электрически в крошечную долю секунды. Подвижность электронов в графене является настолько высокой, что точка удара тоже «остывает» сразу. Ион пересекает слой графена, не оставляя неизгладимый след. После этого, он больше не может причинить много вреда в дисульфид молибдена слоя.

«Это дает теперь нам замечательный метод для обработки поверхностей целенаправленно», — говорит Ричард Вильгельм. «Мы можем добавить нано-пор на поверхности без повреждения материала подложки под. Это позволяет нам создавать геометрические структуры, которые ранее были невозможны».Таким образом, можно создавать «маски» из дисульфида молибдена перфорированная именно так, как нужно, на что тогда некоторые атомы металла оседают. Это открывает совершенно новые возможности для контроля химических, электронных и оптических свойств поверхности.

«Мы очень рады, что наше превосходное сотрудничество по ту докторскую колледж ту-Д были в состоянии внести существенный вклад в эти результаты,» говорит Schwestka Жанин, который был членом ту-Д на протяжении более трех лет. «Кроме того, его отличает Вену в качестве места для науки и исследований, которые нам удалось установить контакты с Университетом Вены через небольшие расстояния в целях углубления нашего совместного опыта и дополняют друг друга методично.»

почувствуйте разницу: спонсорские возможности