包括巴塞爾大學(xué)物理學(xué)家在內(nèi)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)成功地使用原子力顯微鏡來清楚地獲得石墨烯帶中各個(gè)雜質(zhì)原子的圖像。由于在石墨烯的二維碳晶格中測量的力，他們首次能夠識(shí)別硼和氮，正如研究人員在“ 科學(xué)進(jìn)展 ”雜志上報(bào)道的那樣。

石墨烯由排列成六方晶格的二維碳原子層制成。碳原子之間的強(qiáng)鍵使石墨烯非常穩(wěn)定而且具有柔韌性。它也是一種優(yōu)良的電導(dǎo)體，電流幾乎不會(huì)流失。

通過在稱為“摻雜”的過程中摻入雜質(zhì)原子，可以進(jìn)一步擴(kuò)展石墨烯的獨(dú)特性質(zhì)。雜質(zhì)原子引起導(dǎo)電的局部變化，例如，允許石墨烯用作微型晶體管并且能夠構(gòu)建電路。

有針對性的注冊

在巴塞爾大學(xué)和日本筑波國立材料科學(xué)研究所，日本金澤大學(xué)和關(guān)西學(xué)院大學(xué)以及芬蘭阿爾托大學(xué)的科學(xué)家的合作中，研究人員專門創(chuàng)建并檢查了含有雜質(zhì)原子的石墨烯帶。

他們使用表面化學(xué)，通過在金表面上放置合適的有機(jī)前體化合物，用硼和氮原子取代六方晶格中的特定碳原子。在高達(dá)400°C的高溫下，在前驅(qū)體金表面形成微小的石墨烯帶，包括特定位置的雜質(zhì)原子。

測量原子的強(qiáng)度

來自瑞士納米科學(xué)研究所和巴塞爾大學(xué)物理系的Ernst Meyer教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組的科學(xué)家們使用原子力顯微鏡(AFM)檢查了這些石墨烯帶。他們使用一氧化碳功能化尖端并測量尖端和單個(gè)原子之間作用的微小力。

該方法甚至可以檢測力的最小差異。通過觀察不同的力量，研究人員能夠繪制和識(shí)別不同的原子。“測量氮原子的力大于碳原子的力量，”該研究的主要作者，Meyer團(tuán)隊(duì)前博士后的Shigeki Kawai博士解釋道。“我們測量了硼原子的最小力。” 不同的力可以通過不同比例的排斥力來解釋，這是由于不同的原子半徑。

計(jì)算機(jī)模擬證實(shí)了這些讀數(shù)，證明AFM技術(shù)非常適合對有前途的二維碳化合物中的雜質(zhì)原子進(jìn)行化學(xué)分析。