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

 

Скорлупа
Скорлупа

Учёные МГУ предложили новый способ создания перовскитных солнечных элементов
Ученые факультета наук о материалах МГУ предложили новый способ создания перовскитных солнечных элементов. Результаты были опубликованы в журнале ACS Applied Materials & Interfaces в статье "From metallic lead films to perovskite solar cells through lead conversion with polyhalides solutions".

Опубликован механизм знаменитой реакции Зелинского. Получение бензола из ацетилена с помощью автокаталитического каскада на углеродных наночастицах
Российские исследователи показали, что карбеновые центры на зигзагообразных краях графеновых структур могут представлять собой альтернативную платформу для создания эффективных каталитических систем. В частности впервые был представлен механизм реакции Зелинского: тримеризации ацетилена с образованием такого важного продукта как бензол.

Подводятся итоги творческого конкурса «ЮниКвант»
На конкурс «ЮниКвант» для участия в профильной смене по био- и нанотехнологиям в ВДЦ «Океан» поступило более 100 заявок.

2019-nCoV: очередной коронованный убийца?
Анна Петренко
В статье рассказывается о коронавирусе 2019-nCoV — что мы знаем сегодня. А ведущие международные научные издательства предоставляют бесплатный доступ к новым статьям, посвященных изучению коронавируса

Дышать свободно: как воздухоочистители борются с вирусами
Ростех
В перечне помощников в борьбе с вирусом COVID-2019 – также воздухоочистители. Речь идет о системах очистки воздуха, которые работают на основе фотокатализа. Их фильтры способны справиться с 99% бактерий и вирусов, в том числе могут стать действенным способом борьбы со злополучным COVID-2019.

Зимняя научная конференция студентов 4 курса ФНМ МГУ 22-23 января 2020 г.
Сафронова Т.В.
Настоящий сборник содержит тезисы докладов зимней научной студенческой конференции студентов 4-го курса ФНМ

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

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!



 
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.