At se Moire i Graphene

(PhysOrg.com) - Forskere ved National Institute of Standards and Technology og Georgia Institute of Technology har vist, at moiré -mønstre i atomskala, et interferensmønster, der vises, når to eller flere gitre ligger lidt skævt, kan bruges til at måle, hvordan ark grafen stables og afsløre belastningsområder.

Evnen til at bestemme rotationsorienteringen af ​​grafenark og kortstamme er nyttig til at forstå de elektroniske og transportegenskaber ved flere lag grafen, en en-atom tyk form for kulstof med potentielt revolutionære halvledende egenskaber.

I digital fotografering, moiré (udtales mwar-ray) mønstre opstår på grund af fejl i gengivelsesprocessen, hvilket får netmønstre til at se bølget eller forvrænget ud. Materialeforskere har brugt mikroskopiske moiré -mønstre til at opdage spændinger såsom rynker eller buler i en række forskellige materialer.

Forskere skabte grafen på overfladen af ​​et siliciumcarbidsubstrat ved Georgia Institute of Technology ved at opvarme den ene side, så kun kulstof, i form af flerlagsark af grafen, var tilbage. Ved hjælp af et specialbygget scanningstunnelmikroskop ved NIST, forskerne var i stand til at kigge gennem de øverste lag af grafen til lagene nedenunder. Denne proces, som gruppen kaldte "atomic moiré interferometri, ”Gjorde dem i stand til at forestille sig de mønstre, der blev skabt af de stablede grafenlag, hvilket igen gav gruppen mulighed for at modellere, hvordan de enkelte grafenlags sekskantede gitter blev stablet i forhold til hinanden.

I modsætning til andre materialer, der har tendens til at strække ud, når de afkøles, grafen klumper sig op som et rynket lagner. Forskerne var i stand til at kortlægge disse stressfelter ved at sammenligne den relative forvrængning af sekskanterne af carbonatomer, der omfatter de enkelte grafenlag. Deres teknik er så følsom, at den er i stand til at detektere stammer i grafenlagene, der forårsager så lidt som en 0,1 procent ændring i atomafstand.

Dette samarbejde mellem NIST og Georgia Institute of Technology er en del af en række eksperimenter, der har til formål at opnå en grundlæggende forståelse af grafens egenskaber.

Deres artikel, "Strukturel analyse af flerlags grafen via atomisk moiré -interferometri" blev valgt som en redaktørs højdepunkt i Fysisk gennemgang B marts måned, 2010.