在美國(guó)能源部埃姆斯實(shí)驗(yàn)室和美國(guó)東北大學(xué)的合作中，科學(xué)家們開(kāi)發(fā)了一個(gè)模型，用于預(yù)測(cè)夾在石墨烯等二維或二維以下材料之間的金屬納米晶體或“島嶼”的形狀。

這一進(jìn)展使二維量子材料更接近電子領(lǐng)域的應(yīng)用。艾姆斯實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家是二維材料方面的專(zhuān)家，最近發(fā)現(xiàn)了一種銅和石墨的化合物，這種化合物是通過(guò)在高溫和超高真空環(huán)境下將銅沉積在離子轟擊的石墨上而產(chǎn)生。這就產(chǎn)生了銅島的分布，被埋在由幾層石墨烯組成的超薄“毯子”下。

博科園：艾姆斯實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家、愛(ài)荷華州立大學(xué)(Iowa State University)化學(xué)與材料科學(xué)與工程杰出教授帕特·泰爾(Pat Thiel)表示：由于這些金屬島可能在電子應(yīng)用中充當(dāng)電觸點(diǎn)或散熱器，它們的形狀以及它們?nèi)绾芜_(dá)到這種形狀，是控制這些材料的設(shè)計(jì)和合成的重要信息。艾姆斯實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們使用掃描隧道顯微鏡艱難地測(cè)量了100多個(gè)納米尺度銅島的形狀。這為東北大學(xué)機(jī)械與工業(yè)工程系和艾姆斯實(shí)驗(yàn)室的研究人員聯(lián)合開(kāi)發(fā)理論模型提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

這個(gè)模型很好地解釋了數(shù)據(jù)，唯一的例外是銅島高度小于10納米，這將是進(jìn)一步研究的基礎(chǔ)。東北大學(xué)博士生斯科特e朱利安(Scott E. Julien)說(shuō)：我們喜歡看到我們的物理學(xué)得到應(yīng)用，這是一種美妙的應(yīng)用方式，能夠模擬石墨烯覆蓋銅島時(shí)的彈性響應(yīng)，并用它來(lái)預(yù)測(cè)島嶼的形狀。研究表明，石墨烯的頂層能夠抵抗生長(zhǎng)中金屬島施加的上行壓力。實(shí)際上，石墨烯層向下擠壓并壓扁了銅島?？紤]到這些影響以及其他關(guān)鍵的能量學(xué)，導(dǎo)致了對(duì)一種普遍、或與尺寸無(wú)關(guān)島嶼形狀的意外預(yù)測(cè)，至少對(duì)一種給定金屬的足夠大島嶼是如此。

研究助理Ann Lii-Rosales說(shuō)：這一原理也適用于其他金屬和其他層狀材料，實(shí)驗(yàn)上，我們想看看我們是否可以用同樣的配方在其他類(lèi)型層狀材料下合成金屬，并獲得可預(yù)測(cè)的結(jié)果。在《納米尺度》上發(fā)表的論文《壓縮納米晶體:嵌入在層狀材料表面下金屬團(tuán)簇的平衡結(jié)構(gòu)》(Nanocrystals: Equilibrium Configuration of Metal Clusters Embedded under The Surface of a layer Material)進(jìn)一步討論了這一研究，這項(xiàng)研究是埃姆斯實(shí)驗(yàn)室和東北大學(xué)合作進(jìn)行。

博科園-科學(xué)科普｜研究/來(lái)自: 埃姆斯實(shí)驗(yàn)室

參考期刊文獻(xiàn):《納米尺度》

DOI: 10.1039/C8NR10549A

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