(Phys.org) — Schrijven op nanoschaal biedt een betrouwbare manier om informatie met extreem hoge dichtheden vast te leggen, waardoor het een veelbelovend hulpmiddel is voor het modelleren van nanostructuren voor een verscheidenheid aan elektronische toepassingen. In een recente studie, wetenschappers hebben een eenvoudige maar effectieve manier aangetoond om op nanoschaal te schrijven en te tekenen door een elektronenstraal te gebruiken om de koolstofatomen in enkellaags grafeen selectief te breken.

De onderzoekers, Wei Zhang en Luise Theil Kuhn aan de Technische Universiteit van Denemarken in Roskilde, Denemarken; en Qiang Zhang en Meng-Qiang Zhao aan de Tsinghua Universiteit in Peking, China, hebben hun onderzoek gepubliceerd over het gebruik van elektroneninkt om op grafeenpapier te schrijven in een recent nummer van Nanotechnologie .

"Het vermogen om informatie vast te leggen is sinds de oudheid direct gecorreleerd met het proces van de menselijke beschaving, "Wei Zhang vertelde Phys.org . "Papier en inkt zijn de twee essentiële factoren om geschiedenis vast te leggen. Momenteel informatiecommunicatie is op een ongekende schaal doorgegaan."

schrijven op nanoschaal, wat in wezen de manipulatie van materie op nanoschaal is, is al veel onderzocht. De huidige methoden kunnen in twee groepen worden ingedeeld:lithografie (top-down), die een vooraf gemaakt patroon op een substraat afdrukt, maar heeft een beperkte resolutie; en zelfmontage (bottom up), die atomen of moleculen individueel manipuleert, maar staat voor uitdagingen met beheersbaarheid.

Hierin, de onderzoekers stelden een combinatiemethode voor op basis van beide soorten methoden om de moeilijkheden van elk te overwinnen, die ze demonstreerden op "het dunste papier ter wereld":grafeen.

"De opkomst van grafeen vraagt ​​om brede aandacht, " Qiang Zhang zei. "Een duidelijk kenmerk is zijn vlakheid, die de perfecte gelegenheid biedt om als het dunste papier te worden beschouwd. Om direct op dit ultiem dunne papier te kunnen schrijven, de geschikte inkt moet worden gevonden. Op kleine schaal, typisch nanoschaal, de inktkandidaat moet voldoen aan de kwalificatie als schrijf- en visualisatiefunctie met hoge resolutie. Daarom, hoogenergetische elektronen in een transmissie-elektronenmicroscoop (TEM) zijn de beste keuze. De elektronenstraal kan worden gemanipuleerd als inkt voor direct schrijven, maar is op zichzelf onzichtbaar."

Zoals de onderzoekers uitleggen, de koolstofatomen in grafeen zijn gevoelig voor verschillende stralingseffecten. Hier, een 300 keV elektronenbundel werd gebruikt om lokale koolstof-koolstofbindingen in enkellaags grafeen te verbreken. Als de banden breken, koolstofatomen worden afgetrapt, wat resulteert in bungelende bindingen die vrij zijn om nieuwe koolstofsoorten uit het vacuüm en op het grafeenoppervlak aan te trekken. Deze nieuwe amorfe koolstofsoorten worden geabsorbeerd op de bungelende bindingen om de rand te stabiliseren, alleen vormen langs de aftastrichting van de elektronenbundel.

"Ons werk toont de haalbaarheid aan van het direct schrijven van patronen op het dunste materiaal, grafeen, in een positie- en grootte-controleerbare stijl door het manipuleren van elektronen, ' zei Wei Zhang.

Deze techniek biedt zowel een goede beheersbaarheid als een hoge resolutie. De onderzoekers toonden een lettergrootte (gedefinieerd door de breedte van de lijnen) zo laag als 2-3 nm. In aanvulling, het grafeen behield zijn morfologie na het schrijfproces. Met deze voordelen, de onderzoekers hopen dat de nieuwe schrijftechniek op nanoschaal nuttig zal zijn voor toekomstige schrijven op nanoschaal en nano-elektronische toepassingen, zoals opkomende grafeencircuits op microschaal.

In de toekomst, als er meer geld beschikbaar is, de onderzoekers hopen de resolutie en efficiëntie van deze schrijftechniek op nanoschaal te verbeteren.

"Complexer schrijven kan worden bereikt door vooraf gedefinieerd vormontwerp in de software te combineren, " Qiang Zhang zei. "Een uiteindelijk doel is om gemakkelijk en nauwkeurig schrijven op atomaire schaal te bereiken voor het ontwerp van elektronische schakelingen."

© 2013 Fysio.org. Alle rechten voorbehouden.