作者:Yu Zhang等 来源:《应用物理快报》 发布时间:2012-12-26 13:32:07
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纳米操作机器人可控加工石墨烯获进展
 
国际期刊《应用物理快报》(Applied Physics Letters)最新一期以封面论文的形式发表了中科院沈阳自动化研究所微纳米课题组利用纳米操作机器人在石墨烯可控加工方面取得的最新成果(Cutting Forces Related with Lattice Orientations of Graphene Using an Atomic Force Microscopy based Nanorobot,2012,101: 213101)。这是继《科学通报》、《中国科学:物理学力学天文学》、Acta Physico-Chimica Sinica之后,微纳米组科研成果再次获得国内外权威期刊封面刊载。
 
石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的单层片状结构的二维纳米材料,它于2004年被英国科学家Geim和Novoselov首次发现,两位科学家因此被授予2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯具有超高的载流子浓度和电子迁移率,并且电子穿过石墨烯几乎没有任何阻力,能耗极少,因此由石墨烯加工而成的纳米器件具备非凡的性能,并迅速成为当前科技界的研究热点。
 
由于石墨烯的物理特性与其几何构型密切相关,因此石墨烯的可控裁剪技术是推进石墨烯器件化并走入实用化的基本前提。目前科学界已经发展出了多种石墨烯剪裁方法,但是这些方法多以开环模式为主,缺乏必要的信息反馈及精确控制,阻碍着可重复、可控高精度石墨烯几何构型加工的实现。针对该问题,机器人学国家重点实验室微纳米课题组与金属所碳材料研究部开展合作研究,以碳材料研究部所提供的石墨烯样品为基础,开展了基于纳米操作机器人的石墨烯可控加工研究。
 
此次《应用物理快报》封面显示的是利用纳米操作机器人批量化加工石墨烯器件的示意图。该研究表明,由于石墨烯晶格结构的不对称性,当探针沿着不同晶格方向(zigzag或者armchair)进行切割时,将感受到不同的切割力,这一发现为建立基于纳米力反馈的石墨烯切割方法奠定了基础,同时为实现晶格精度的石墨烯裁剪提供了可行技术途径,并将使石墨烯纳米器件批量化加工成为可能,将极大促进纳米制造的发展进程。
 
自2009年开展此方向以来,研究团队一直致力于纳米操作机器人在石墨烯加工改性方面的创新性研究,在石墨烯可控装配方法、大气环境下石墨烯原子精度观测技术、石墨烯晶向快速识别技术以及石墨烯缺陷改性方法等方面取得了一些重要原创性成果,为纳米操作机器人在石墨烯纳米加工制造领域开辟了新的道路。
 
本研究的相关成果已陆续发表在Applied Physics Letters、Journal of Applied Physics、ACTA PHYS. SIN.、SCIENCE CHINA、IEEE-NANO、3M-Nano等国际权威知名期刊和国际会议上,并申请了相关发明专利。
 
该研究受到了国家自然科学基金、中国科学院和机器人学国家重点实验室的大力支持。(来源:中科院沈阳自动化研究所)
 
 
 
 
 
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