Nyt nano-mikroskop muliggør samtidig måling af nano-kompositmaterialeegenskaber

Korea Research Institute of Standards and Science (KRISS) har udviklet et hybridt nanomikroskop, der er i stand til samtidig at måle forskellige nanomaterialeegenskaber. Dette nano-mikroskop er essentielt til at forske i nanokompositmaterialers egenskaber og er også velegnet til kommercialisering. Det forventes at fremme udviklingen af ​​industrier for relaterede materialer og udstyr.

Det nyudviklede mikroskop er et hybridt nano-mikroskop, der kombinerer funktionerne atomkraftmikroskopi, fotoinduceret kraftmikroskopi og elektrostatisk kraftmikroskopi. I stedet for at bruge linser bruger den en fin funktionel sonde til at tappe prøven, hvilket muliggør samtidig måling af de optiske og elektriske egenskaber samt formen af ​​nanomaterialer med en enkelt scanning.

Tolagsgrafen er et af de typiske nanomaterialer, der har gavn af at bruge det hybride nano-mikroskop. Det har et stort potentiale for applikationer på grund af dets overlegne mekaniske styrke, fleksibilitet og høje termiske ledningsevne sammenlignet med monolagsgrafen. Tolagsgrafenen udviser forskellige egenskaber, herunder superledning, afhængigt af spændingen påført hvert lag eller den snoede vinkel mellem to lag.

KRISS Material Property Metrology Group har belyst principperne for det unikke infrarøde absorptionsrespons observeret i dobbeltlagsgrafen med det hybride nano-mikroskop. KRISS-forskerne bekræftede, at dette fænomen er forårsaget af ladningsubalancen mellem de to lag af grafen. De demonstrerede også eksperimentelt evnen til at kontrollere infrarød absorption ved bevidst at inducere og justere ladningsubalancen.

Konventionelle nano-mikroskoper kunne kun måle en enkelt egenskab af et materiale ad gangen, hvilket gør det udfordrende at måle og analysere sammensatte egenskaber. Selvom der var nogle tilfælde af måling af to egenskaber samtidigt, var kommercialiseringen stadig restriktiv, fordi det var krævende at fremstille udstyret.

Det nye nano-mikroskop udviklet af KRISS kan nemt anvendes til industrielle omgivelser, da det kan fremstilles uden væsentlige ændringer i strukturen af ​​det eksisterende atomkraftmikroskop. KRISS-forskerholdet er derfor det første til at udvikle et hybridt nano-mikroskop, der kan kommercialiseres.

Ved at udvide dets måleegenskaber til de magnetiske egenskaber udover de optiske og elektriske egenskaber, vil det være muligt at observere alle tre egenskaber samtidigt på nanoskalaen. Dette forventes at fremskynde forskningen i egenskaberne af forskellige nanokompositmaterialer, herunder kvantematerialer, hvilket bidrager til udviklingen af ​​nanomaterialer, dele og udstyr.

En anden styrke ved denne teknologi er evnen til at inducere lokale ændringer i egenskaber. Ved at bruge den mikroskopiske sonde til at ridse prøveoverfladen og justere mængden af ​​påførte elektroner, er det muligt samtidigt at kontrollere komponentens optiske og elektriske egenskaber som en switch. Dette kan være nyttigt til design af kredsløb og sofistikerede enheder, der anvender sammensatte egenskaber.

Dr. Eun Seong Lee, en hovedforsker fra KRISS Material Property Metrology Group, sagde:"Denne præstation er kulminationen på vores forskningserfaring inden for nanomåling siden 2015. Vi håber at sikre en førende position i forskningen i nye materialer ved at udvikler nano-måleteknologi til kompositegenskaber."

Forskningen er publiceret i tidsskriftet Light:Science &Applications .

Flere oplysninger: Junghoon Jahng et al., Karakterisering og kontrol af infrarød fononanomali af dobbeltlagsgrafen i optisk-elektrisk kraft nanoskopi, Light:Science &Applications (2023). DOI:10.1038/s41377-023-01320-1

Leveret af National Research Council of Science and Technology