Ny og hurtigere metode til at bestemme grafens materialegenskaber

Peter Steeneken (professor) og Farbod Alijani (adjunkt) fra Dynamics of Micro and Nanosystems Section ved Department of Precision and Microsystems Engineering har udviklet en ny metode til at bestemme grafens materialegenskaber ved hjælp af højfrekvente ikke-lineære dynamik. Deres nye metode gør det muligt nøjagtigt at måle Youngs modul (elastisk modul) af grafen og muliggør en potentielt hurtigere måling. Dette kan gøre det lettere at karakterisere et stort antal membraner i en produktionsproces, for eksempel. Denne uge, Peter og Farbod offentliggjorde deres artikel med titlen 'Ikke-lineær dynamisk karakterisering af todimensionale materialer' i Naturkommunikation .

I denne publikation Peter og Farbod skitserer en ny metode til at lære mere om ultratynde materialer, der kun er flere atomer tykke, såsom grafen. Ved hjælp af en elektrostatisk kraft på et par piconewtons, de og ph.d. -studerende Dejan Davidovikj var i stand til at bringe grafenmembraner i vibrationer. Ved hjælp af en interferometrisk opsætning, de udførte en måling af dynamikken i disse membraner med sub-nm-opløsning ved frekvenser på mere end 10 MHz. Ved at tilvejebringe tilstrækkelig kraft til membranerne bliver ikke-lineære resonansegenskaber synlige. Disse egenskaber er blevet observeret før, men indtil nu, der var ingen god metode til at analysere dem for atom tynde materialer. I samarbejde med McGill University (Canada) og fakultetet for anvendt videnskab, der er udviklet en ny model, der kan bruge disse ikke-lineære resonanser til at bestemme Youngs modul.

The Young's modul er en parameter, der beskriver den mekaniske elasticitet af dette nye materiale, hvilket er vigtigt at overvåge i enhedens produktionsprocesser. I øvrigt, forudsigelsen er, at kontinuummekanik ikke længere vil være gældende for lag, der er et enkelt atom tykke. Af disse grunde er en nøjagtig måling af Youngs modul af grafen yderst vigtig. Imidlertid, Youngs modul af grafen er svært at måle, og indtil nu blev det bestemt ved hjælp af atomkraftmikroskopi, hvilket er ufordelagtigt, fordi AFM's skarpe punkt kan påvirke målingen. I øvrigt, den nye metode er muligvis meget hurtigere, hvilket er fordelagtigt ved karakterisering af et stort antal membraner i en produktionsproces.