Mekanismen for cæsium interkalation af grafen

Interkalation af Cs af grafen monolag på Ir(111):A) En scanning tunneling mikroskopi topograf, der viser to karakteristiske områder fundet efter aflejring af 0,5 ml Cs:adatom γ-fasen (markeret som α) og den interkalerede γ-fase ( markeret som γ). B) Lavenergi elektronmikroskopi topografi af en ensartet e-Gr ML på Ir(111), der viser karakteristiske overfladetræk:grafen rynker og substrattrin, og samme areal som efter aflejring af 0,2 ML Cs - moderat fald (γ-fase) og et stærkt fald (γ-fase) i kontrast (elektronreflektivitet) er synligt.

Egenskaber af mange lagdelte materialer, inklusive kobber- og jernbaserede superledere, topologiske isolatorer, grafit og epitaksial grafen, kan manipuleres ved inklusion af forskellige atomare og molekylære arter mellem lagene via en proces kendt som interkalation.

Interkalation involverer komplekse diffusionsprocesser langs og på tværs af lagene; imidlertid, de mikroskopiske mekanismer og dynamikker i disse processer er ikke godt forstået. Ved at bruge in-situ mikroskopi til at følge interkalationsprocessen af cæsium (Cs) af grafen monolag på iridium (111) overflade, opdagede vi en ny mekanisme til interkalation og indfangning af alkaliatomer under epitaksial grafen. Vi finder, at interkalationen er justeret af van der Waals-interaktionen, med dynamikken styret af defekter forankret til grafenrynker.

Der er mange potentielt nyttige egenskaber forbundet med interkalation af epitaksiale grafensystemer. For eksempel, det blev påvist, at ved præcis kontrol af interkalationsgrænsefladen, lateralt veldefinerede mesoskopiske områder af n- og p-doteret grafen - dvs. p–n grafenforbindelser, kan dannes. Det blev også påvist, at det er muligt at danne veldefinerede ferromagnetiske nano-øer under grafen. Derfor, det er ekstremt vigtigt at forstå i detaljer, hvordan egenskaberne af kemisk modificeret grafen afhænger af dets kemiske miljø. Fra et kemisk kinetiks synspunkt, forståelse af penetration og diffusion af ioner under grafenplader i atomistiske detaljer er af fundamental betydning for designet af nye batterier og superkondensatorer.

Hvad er detaljerne?

CFN-egenskaber:CFN's Elmitec III PEEM/LEEM-endestation ved NSLS-strålelinjen U5UA blev brugt til at karakterisere adsorption og interkalation af cæsium (Cs) på nanoskala.
Mangfoldigheden og følsomheden af de fysiske og kemiske egenskaber af grafen og andre lagdelte systemer, med hensyn til interkalation af ladningsdonerende arter, er direkte relateret til fremtrædende effekter, såsom superledningsevne i grafit. Fra et kemisk kinetiks synspunkt, forståelse af penetration og diffusion af ioner under grafenplader i atomistiske detaljer er af fundamental betydning for designet af nye batterier og superkondensatorer.

Sidste artikelNanoteknologi til at hjælpe med at helbrede hjerter

Næste artikelNy metode til at skabe monomodal, mesoporøse metaloxider