2022-12-07 オークリッジ国立研究所(ORNL)
オークリッジ国立研究所の研究者たちは、電子顕微鏡のビームを自動化して、原子レベルで薄いグラフェンの格子に精密に穴を開けると、開けた穴が閉じていくことを偶然発見した。
加熱したグラフェンに電子ビームで穴を開けると、単一原子の空孔が拡散し、他の空孔と結合して静止構造や鎖が形成される。
ORNLのミナ・ユンが率いる研究所のサミット・スーパーコンピューターで行われた理論に基づく計算が、この準金属の治癒能力を説明した。単原子の空孔が、加熱されたグラフェンの中を高速で移動し、他の空孔と合流して固定化されるのである。
「このようなプロセスを制御することで、グラフェンの量子情報科学への応用が期待できます」とJesse助教は話す。
研究者らは、この新しい知見を原子レベルのデバイスの作製に役立てようとしている。
＜関連情報＞
- https://www.ornl.gov/news/new-insights-advance-atomic-scale-manufacturing
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0008622322007308
グラフェンにおける欠陥拡散とナノスケール・パターン形成に及ぼす温度の影響 The role of temperature on defect diffusion and nanoscale patterning in graphene
Ondrej Dyck,Sinchul Yeom,Sarah Dillender,Andrew R.Lupini,Mina Yoon,Stephen Jesse
Carbon Available online: 7 September 2022
DOI:https://doi.org/10.1016/j.carbon.2022.09.006
Abstract
Graphene is of great scientific interest due to a variety of unique properties such as ballistic transport, spin selectivity, the quantum hall effect, and other quantum properties. Nanopatterning and atomic scale modifications of graphene are expected to enable further control over its intrinsic properties, providing ways to tune the electronic properties through geometric and strain effects, introduce edge states and other local or extended topological defects, and sculpt circuit paths. The focused beam of a scanning transmission electron microscope (STEM) can be used to remove atoms, enabling milling, doping, and deposition. Utilization of a STEM as an atomic scale fabrication platform is increasing; however, a detailed understanding of beam-induced processes and the subsequent cascade of aftereffects is lacking. Here, we examine the electron beam effects on atomically clean graphene at a variety of temperatures ranging from 400 to 1000 °C. We find that temperature plays a significant role in the milling rate and moderates competing processes of carbon adatom coalescence, graphene healing, and the diffusion (and recombination) of defects. The results of this work can be applied to a wider range of 2D materials and introduce better understanding of defect evolution in graphite and other bulk layered materials.
