(PhysOrg.com) -- Een beetje zink kan veel schade aanrichten aan grafeen. Onderzoekers van de Rice University hebben daar gebruik van gemaakt om lithografie met één atomaire laag te maken.

Het Rice-lab van scheikundige James Tour meldde deze week in het tijdschrift Science dat het team door zink op meerlaags grafeen te sputteren een enkele laag tegelijk kon verwijderen zonder de onderliggende lagen te verstoren.

De ontdekking kan nuttig zijn als onderzoekers de elektrische eigenschappen van grafeen onderzoeken voor nieuwe generaties microschakelingen en andere op grafeen gebaseerde apparaten. grafeen, de één-atoom-dikke vorm van koolstof, won zijn ontdekkers de meest recente Nobelprijs voor de natuurkunde.

De onderzoekers creëerden een grafeendambord door horizontale en verticale lagen te verwijderen om een ​​driedimensionaal patroon te creëren.

Ze hebben ook een micro-uil geprint, De mascotte van Rice, ongeveer 15 miljoenste van een meter breed.

"Het verwijderen van een enkel vel grafeen of grafeenoxide was een verrassing, " zei Toer, Rice's TT en W.F. Chao-leerstoel in de chemie en hoogleraar werktuigbouwkunde en materiaalkunde en informatica. "We dachten dat meerdere lagen zouden worden verwijderd door dit protocol, maar het verwijderen van enkele lagen is een van die opwindende gebeurtenissen in de wetenschap waar de natuur ons veel meer geeft dan we hadden verwacht."

Tour zei dat de mogelijkheid om enkele lagen grafeen op een gecontroleerde manier te verwijderen "het meest nauwkeurige niveau van apparaatpatroon ooit oplevert, of ooit bekend zal worden, waar we een resolutie van één atoom hebben in de verticale dimensie. Dit zal voor altijd de limiet zijn van verticale patronen - we hebben de onderkant van de schaal bereikt."

Ayrat Dimiev, een postdoctoraal wetenschapper in het lab van Tour, ontdekte de techniek en ontdekte waarom grafeen zo vatbaar is voor patronen. Hij sputterde zink op grafeenoxide en andere varianten die zijn ontstaan ​​door chemische omzetting, chemische dampafzetting en micromechanisch (de "Scotch-tape"-methode). Door het grafeen in verdund zoutzuur te baden, werd grafeen verwijderd waar het zink het aanraakte, de onderliggende lagen intact laten. Het grafeen werd vervolgens gespoeld met water en gedroogd in een stroom stikstof.

Voor de uil, Dimiev sneed met een elektronenstraal een stencil in PMMA en plaatste het op grafeenoxide. Hij sputterde zink door het sjabloon en waste het zink vervolgens weg met verdund zoutzuur, de ingebedde uil achterlatend.

Sputtercoating van grafeen met aluminium vertoonde vergelijkbare effecten. Maar toen Dimiev zink probeerde aan te brengen via thermische verdamping, het grafeen bleef intact.

Onderzoek van het gesputterde oppervlak voordat de zure wassing werd aangebracht, onthulde dat de metalen defecten vormden in het grafeen, bindingen met het omringende vel verbreken als een snijder door kippengaas. Sputterend zink, aluminium, goud en koper produceerden allemaal vergelijkbare effecten, hoewel zink het beste was in het leveren van de gewenste patronen.

De onderzoekers konden een lijn van 100 nanometer maken in een plaat grafeen, wat suggereert dat de enige horizontale limiet aan de resolutie van het proces de resolutie van de metaalpatroonmethode is.

"De volgende stap zal zijn om de horizontale patronen te controleren met dezelfde precisie als wat we hebben bereikt in de verticale dimensie, " zei Tour. "Dan is er geen ruimte meer aan de onderkant, in welke dimensie dan ook, tenminste als we enkele atomen ons eindpunt noemen -- wat het ook is, voor praktische doeleinden."