Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Отследить движение дислокаций в графене? Легко!

Ключевые слова:  графен, дефект , краевая дислокация , пластичность, ПЭМ

Опубликовал(а):  Поверенная Мария

24 июля 2012

Используя метод просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), исследователи Великобритании и Японии достигли больших успехов в работах по определению скоплений дислокаций в графене с беспрецедентным до этого разрешением. Эта работа может помочь ученым понять, как меняется пластичность двумерных структур, а также как движение дислокаций влияет на их механические свойства.

Движение дислокаций в кристалле является ключевым механизмом в пластической деформации. Прочность и форма, в которую материал переходит при приложении нагрузки, часто связаны с тем, как дислокации – линейные дефекты, представляющие собой дополнительные («лишние») полуплоскости атомов, - движутся через материал.

Схема краевой дислокации в трёхмерном объекте

Схема движения 2 краевых дислокаций в графене// Авт.: J. Warner

Благодаря использованию просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения (HR TEM) дислокации в трехмерных материалах изучены достаточно хорошо, однако, исследование с помощью этого метода двумерных объектов, таких как графен, представляет для ученых значительно более сложную задачу. Это связано с тем, что высокоэнергетический электронный пучок, используемый для построения изображений ПЭМ, быстро разрушает наноматериалы на основе углерода (графен и др.). Во избежание этого ученые вынуждены уменьшать разность потенциалов, обеспечивающую ускорение электронов в просвечивающем электронном микроскопе, до относительно низкого значения - около 80 кВ (минимально требуемого напряжения).

Однако, это не является идеальным решением, так как использование низкоэнергетического электронного пучка приводит к появлению сферической и хроматической аберрациям, которые существенно смазывают получаемое изображение и уменьшают их пространственную разрешающую способность. Несмотря на то, что новейшие электронные микроскопы содержат встроенное оборудование, корректирующее сферические аберрации, разрешение, достигаемое на них, является все-таки недостаточным: в "действии" все равно остаются хроматические аберрации.

В настоящее время Джэйми Уорнер (Jamie Warner) и его коллеги из Оксфордского университета (the University of Oxford) и Японской лаборатории оптоэлектроники (the Japan Electron Optics Laboratory) в Токио нашли способ уменьшить влияние хроматических аберраций, используя специально разработанный монохроматор, через который проходят электроны до того, как они «ударяются» об образец.

«Разработанная нами технология с использованием напряжения 80 кВ и монохроматора обеспечивает разрешение на суб-ангстремном уровне, что позволяет точно указать положение каждого конкретного атома углерода внутри решетки графена», - заявил Уорнер. «Мы применили улучшенную разрешающую способность ПЭМ для изучения краевых дислокаций (единственной формы дефектов, искажающей решетчатую структуру) в решетке графена. Подобные исследования впервые выполнены на атомарном уровне».

Разработка группы ученых под руководством Уорнера также позволяет измерить относительное изменение длины связей С-С внутри дислокаций, а с использованием специального метода обработки изображений - геометрического фазового анализа (GPA) - строить «карту напряжений», вызванных дислокациями.

«Во время исследований мы обнаружили, что можем не только строить карту тензора деформаций с чувствительностью до 1 атома, но и видеть, как эти области деформации движутся - дислокации «поднимаются» над плоскостью графенового листа внутри решетки», - сообщил ученый в интервью порталу nanotechweb.org. По словам Уорнера, экспериментальные «карты дислокаций», полученные ими, хорошо коррелируют с теоретическими расчетами, описанными в модели дислокаций Формена и Мейкина.

По мнению исследователей, описание динамики дислокационных пар на атомарном уровне поможет ученым лучше понять причины возникновения пластичности материала. Сейчас группа Уорнера занимается изучением влияния отдельных примесных атомов на деформации внутри графена и составлением специального атласа дефектов и примесных атомов в углеродных материалах.

«Мы установили, что в решетчатой структуре графена устойчивы только несколько дефектных структур», - сказал Уорнер. «Мы легко можем создавать высоко разупорядоченные области внутри графена, однако в большинстве случаев они «раскручиваются» и возвращаются в исходное состояние решетки», - добавил он.

Результаты данных исследований были опубликованы в Science в июле 2012 г.

Автор: Belle Dumé


Источник: nanotechweb.org



Комментарии
Раньше монохроматор электронов для уменьшения хроматических аберраций разработали в ИПТМ РАН (Черноголовка) совместно с Delft University of Technology. В качестве монохроматора использовали тонкие фольги. После прохождения сквозь них электроны обладали только одной энергией: http://www.s...0289800017X
http://arxiv...05.0495.pdf
http://repos...e9e9912a10/
Поверенная Мария, 24 июля 2012 18:33 
О! спасибо большое за такие полезные сссылки!
а о точечных дефектах - в статье Graphene re-knits its holes
Dusha, 27 июля 2012 17:14 
Ужос....
Европейская наука постепенно превращается в искусство самопиара.
Ничего из того, что они пишут "мы ... впервые ..." на самом деле не они и не впервые.
Монохроматоры известны полвека, лет десять как продают их, 80кВ для графена тоже лет 10 публикуют, GPA лет 15 как используют и по графену работа была пару лет назад. А уж про то что дефекты в графене исследуют на атомарном уровне с 1812г известно всем.
Стыдно должно быть господам оксфордцам
сылочки замечательные
а с появлением сайта Graphene Тimes - легко отследить новые публикации о графене в arXiv.org и журналах: J. of the American Chemical Society; Nano Letters; ACS Nano; J. Physical Ch emistry-B; Applied Physics Letters; APS journals (Physical Review Letters, Physical Review B, Reviews of Modern Physics, etc.); Carbon; Solid State Communications; IEEE: Transactions on Electron Devices, Electron Device Letters, Transactions on Nanotechnology; Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA; Nature; Nature Chemistry; Nature Materials; Nature Nanotechnology; Nature Photonics; Nature Physics; and Science.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Грандканьон
Грандканьон

На XXI Менделеевском съезде награждены выдающиеся ученые-химики
11 сентября 2019 года в Санкт-Петербурге на XXI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии объявлены победители премии выдающимся российским ученым в области химии. Премия учреждена Российским химическим обществом им. Д.И.Менделеева совместно с компанией Elsevier с целью продвижения и популяризации науки, поощрения выдающихся ученых в области химии и наук о материалах.

Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых
Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых. Об этом премьер-министр РФ Дмитрий Медведев сообщил, открывая встречу с нобелевскими лауреатами, руководителями химических обществ, представителями международных и российских научных организаций.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Синтез “перламутровых” нанокомпозитов с помощью бактерий. Оптомагнитный нейрон.Устойчивость азотных нанотрубок. Электронные характеристики допированных фуллереновых димеров.

Люди, создающие новые материалы: от поколения X до поколения Z
Е.В.Сидорова
Самые диковинные экспонаты научной выставки, организованной в Москве в честь Международного года Периодической таблицы химических элементов в феврале 2019 г., можно было рассмотреть только "вооруженным глазом»: Таблица Д.И.Менделеева размером 5.0 × 8.7 мкм и нанопортрет первооткрывателя периодического закона великолепно демонстрировали возможности динамической АСМ-литографии на сканирующем зондовом микроскопе. Миниатюрные произведения представили юные участники творческих конкурсов XII Всероссийкой олимпиады по нанотехнологиям, когда-то задуманной академиком Ю.Д.Третьяковым — основателем факультета наук о материалах (ФНМ) Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова. О том, как подобное взаимодействие со школьниками и студентами помогает сохранить своеобразие факультета и почему невозможно воплощать идею междисциплинарного естественнонаучного образования, относясь к обучению как к конвейеру, редактору журнала «Природа» рассказал заместитель декана ФНМ член-корреспондент РАН Е.А.Гудилин.

Как наночастицы применяются в медицине?
А. Звягин
В чем преимущества наночастиц? Как они помогают ученым в борьбе с раком? Биоинженер Андрей Звягин о наночастицах в химиотерапии, имиджинговых системах и борьбе с раком кожи.

Медицинская керамика: какими будут имплантаты будущего?
В.С. Комлев, Д. Распутина
Почему керамические изделия применяются в хирургии? Какие технологии используются для создания имплантатов? Материаловед Владимир Комлев о том, почему керамика используется в медицине, как на ее основе создаются имплантаты и какие перспективы у биоинженерии

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.