Ny mursten til nanoteknologi:Graphene nanomesh

Forskere ved Japan Advanced Institute of Science and Technology (JAIST) har med succes fremstillet suspenderet grafen nanomesh i et stort område ved helium-ionstrålemikroskopi. Seks nm diameter nanoporer var ensartet mønstret på den 1,2 um lange og 500 nm brede suspenderede grafen. Ved systematisk at kontrollere tonehøjden (nanopores centrum til nanopores centrum) fra 15 nm til 50 nm, en række stabile graphene nanomesh-enheder blev opnået. Dette giver en praktisk måde at undersøge de iboende egenskaber af grafen nanomesh til anvendelser til gassensing, fononteknik, og kvanteteknologi.

grafen, med sin fremragende elektriske, termiske og optiske egenskaber, er lovende for mange applikationer i det næste årti. Det er også en potentiel kandidat i stedet for silicium til at bygge den næste generation af elektriske kredsløb. Imidlertid, uden båndgab, det er ikke ligetil at bruge grafen til felteffekttransistorer (FET'er). Forskere forsøgte at skære et grafenark i et lille stykke grafen nanobånd og observerede båndgabets åbning med succes. Imidlertid, strømmen af ​​grafen nanobånd er for lav til at drive et integreret kredsløb. I dette tilfælde, grafen nanomesh er påpeget ved at indføre periodiske nanoporer på grafen, som også betragtes som en meget lille grafen nanoribbon array.

Et forskerhold ledet af Dr. Fayong Liu og professor Hiroshi Mizuta har demonstreret, i samarbejde med forskere ved National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), at suspenderet grafen nanomesh med et stort område hurtigt kan opnås ved heliumionstrålemikroskopi med en nanoporediameter på under 10 nm og velkontrollerede tonehøjder. Sammenlignet med langsom hastighed TEM-mønster, helium ion stråle fræseteknikken overvinder hastighedsbegrænsningen, og giver i mellemtiden en høj billedopløsning. Med de indledende elektriske målinger, Det blev fundet, at grafen -nanomeshens termiske aktiveringsenergi steg eksponentielt ved at øge porøsiteten af ​​grafen -nanomeshen. Dette giver en ny metode til bandgap engineering ud over den konventionelle nanoribbon-metode. Holdet planlægger at fortsætte med at udforske graphene nanomesh til anvendelsen af ​​phonon engineering.

"Graphene nanomesh er en slags ny 'mursten' til moderne mikromaskinesystemer. Teoretisk set vi kan generere mange slags periodiske mønstre på den originale suspenderede grafen, som indstiller enhedens egenskab til retningen for en specifik applikation, især termisk styring i nanoskala, " siger prof. Hiroshi Mizuta, lederen af ​​Mizuta Lab. Mizuta-laboratoriet udvikler i øjeblikket de elektriske og termiske egenskaber af grafen-baserede enheder til grundlæggende fysik og potentielle applikationer såsom gassensorer og termiske ensrettere. Målet er at bruge grafen til at bygge en grønnere verden.