【二维材料原位表征】ACS Nano:浙大采用机械减薄法获得单元素金属二维材料


发布时间:

2023-08-01

二维(2D)材料由于其原子级超薄结构而表现出特殊的物理和化学性质。然而,制造由单元素金属原子组成的二维材料仍然具有挑战性。

二维(2D)材料由于其原子级超薄结构而表现出特殊的物理和化学性质。然而,制造由单元素金属原子组成的二维材料仍然具有挑战性。

近日,浙江大学张泽院士、王江伟研究员课题组联合美国佐治亚理工大学Ting Zhu教授、中科院金属所杜奎研究员等人报道了一种通过原位透射电子显微镜对金薄膜进行加工并制备独立二维金(Au)膜的技术。在平面内拉伸应变作用下,Au薄膜的局部区域内形成了大面积的减薄变形,从而在Au膜基体的包围下形成独立的二维结构。该二维薄膜为单原子厚度,具有简单的六方晶格,与薄膜矩阵的面心立方晶格形成原子尖界面。表面原子的扩散输运与界面位错的动态演化在机械减薄过程中对二维Au膜的形成起着重要作用。这些结果证明了一种自上而下的方法来生产独立的2D薄膜,并提供了一种对金属薄膜机械减薄至单原子层厚度的可行方案。相关研究成果以"Free-Standing Two-Dimensional Gold Membranes Produced by Extreme Mechanical Thinning"发表在《ACS Nano》上。

原文链接:https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c06697

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图:实验方法

 

研究人员利用PicoFemto®原位TEM-STM电学样品杆搭建了金薄膜机械减薄的实验环境。金棒被分别固定在样品杆的固定端和三维操纵端,接触后通过施加电压实现焊接。接着,样品杆通过亚纳米级精度的力学加载,逐渐拉伸出金二维结构。

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图:电镜表征

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图:本项研究中使用的PicoFemto®原位TEM-STM样品杆