據物理學家組織網(wǎng)6月24日報道,中國清華大學和丹麥理工大學科(kē)學家合作,演示了一種簡單而有效的方法:用電子束有選擇地打破石墨(mò)烯單分子層的碳原(yuán)子鍵,可實現(xiàn)在納米尺度上書寫。這種納米書寫技術為將來以極高分(fèn)辨率記(jì)錄信息,製作微型電子(zǐ)設備(bèi)中的納米電路提供了可靠手(shǒu)段。相關論文發表在近(jìn)期英國物理學會(IOP)科學期刊《納米技術》上(shàng)。
“從古至今,信息記錄能(néng)力與人類的文明進程直接相關。紙和墨水是(shì)記錄曆史的兩種基本工具。當前,信息(xī)通訊已經深入到前所未(wèi)及的尺度。”丹麥理工大學研究人員張威(音譯)說,“我(wǒ)們的研究證明了以位置和大小都可控的方式來操縱電子,直接在最薄材料石墨烯(xī)上書寫的可(kě)行性。”
納米書寫(xiě)本質上是在納米尺度操縱事物,至今已被廣泛研究。現有(yǒu)方法可分為兩大類:一種是光刻印刷(自上而下),這(zhè)是把預先做(zuò)好的圖案印製在底板上,但分(fèn)辨率有限;另一(yī)種(zhǒng)是(shì)自組裝(自下而上),這種方法能操縱單個原子或分(fèn)子,但在控製能力上還麵(miàn)臨很(hěn)大挑戰。
研究人員把這兩類方法結合在一起,克服了兩方麵的不足,並在石(shí)墨烯上進行了演示。新的納米書寫技術提供了良好(hǎo)的可(kě)控性和高分辨率,所演示的字體大小(xiǎo)線(xiàn)寬僅有(yǒu)2到3納米。此外,經書寫後石墨烯還能保持不變形。
清華大學化學工程係的張強(qiáng)說(shuō),石墨烯的(de)平(píng)整性為(wéi)它作(zuò)為“世界上最薄的紙”提供了絕佳條件(jiàn),但要想直接在上麵書寫,還必須(xū)找到合(hé)適的“墨水”。這種“墨水”必須(xū)既滿足分辨率的要求,又具有可(kě)視化功能。
投(tóu)射電子顯微鏡(TEM)中(zhōng)的高(gāo)能電子是最佳(jiā)選擇。石墨烯(xī)中的(de)碳原子對許多照(zhào)射效果都很(hěn)敏感,一束300KeV(千電子伏)的電子束能(néng)打斷單層(céng)石墨烯上局部的碳(tàn)?碳鍵,鍵斷裂時碳原(yuán)子被擊出,形成(chéng)一個空懸的鍵,會吸(xī)引真空中和石墨烯表麵其他形(xíng)式(shì)的碳。一些(xiē)新的無定形碳被吸引到懸著的(de)鍵上,穩(wěn)定了這一邊緣(yuán),如此這(zhè)般沿著電子束掃描的方向一路下來。
研究人員還表示,希望(wàng)能進一步提高這種納米書寫技術的分辨率和書寫效率(lǜ)。“如(rú)果用軟(ruǎn)件預先設計好形狀(zhuàng),還可實現更(gèng)複雜的書寫。”張強說,“最終目標(biāo)是實現在原子尺度的輕鬆書寫和精確的電子線路設計。”
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