2009年3月26日
欧洲杯线上买球科幻迷们还要再等两个月才能看到新的《星际迷航》电影，但真正的科学迷们现在可以大饱眼福了，第一部关于碳原子沿着石墨烯晶体边缘移动的电影。石墨烯是由单层碳原子组成的网状结构，它可能是电子工业未来发展的关键，因此这部新的科学电影的观众数量也可能达到大片的规模。欧洲杯线上买球
这张在TEAM 0.5上拍摄的石墨烯空穴的3D渲染图显示，沿着边缘的碳原子要么呈之字形，要么呈扶手椅状。锯齿形结构是更稳定的结构，显示了未来自旋电子技术的前景。
研究人员与美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)该公司与世界上最强大的透射电子显微镜TEAM 0.5合作，制作了一部电影，实时显示了碳原子围绕着一个被打在石墨烯薄片上的洞的边缘重新定位。当突然不稳定的原子被驱使去寻找稳定的结构时，观众可以观察化学键是如何断裂和形成的。这是首个石墨烯中碳原子动态的实时记录。
“晶体的原子生长或收缩是固体物理中最基本的问题之一，但对纳米级系统尤其关键，在纳米级系统中，即使是单个原子的增减都可能对材料的机械、光学、电子、热和磁性产生重大影响。”领导这项研究的物理学家亚历克斯·泽特尔说。“实时观察单个原子的移动，以及原子构型如何演变和影响系统属性的能力，在某种程度上类似于生物学家能够观察细胞分裂和具有复杂功能的更高阶结构的演变。”
Zettl担任伯克利实验室材料科学部(MSD)和加州大学伯克利分校物理系的联合职务，在那里他是集成纳米欧洲杯足球竞彩机械系欧洲杯线上买球统中心的主任。他是2009年3月27日《科学》杂志上一篇描述这项工作的论文的主要作者。欧洲杯线上买球这篇论文的题目是《石墨烯的边缘:稳定性和动力学》。与Zettl共同撰写这篇论文的有Çaglar Girit, Jannik Meyer, Rolf Erni, Marta Rossell, Christian kiisielowski, Li Yang, Cheol-Hwan Park, Michael Crommie, Marvin Cohen and Steven Louie。
在他们的论文中，作者称赞TEAM 0.5的独特能力使他们的电影成为可能。TEAM是透射电子像差校正显微镜的缩写。最新的仪器在伯克利实验室的国家电子显微镜中心(NCEM)——美国能源部国家用户中心设施和该国总理电子显微镜和microcharacterization - 0.5团队能产生一半埃分辨率的图像,这是不到一个氢原子的直径。
NCEM的主任Ulrich Dahmen在谈到TEAM 0.5的这一成就时说:“对边缘原子运动的实时观察可能会导致对纳米材料的理解和控制达到一个新的水平。欧洲杯足球竞彩随着电子光学校正器和探测器的进一步发展，有可能提高这类观测的灵敏度和速度，并开始看到原子尺度上许多其他反应的现场视图。”
Zettl和他的同事将铅笔末端的石墨烯擦拭掉，并将样品悬浮在一个观察网格中，他们利用TEAM 0.5的电子束(设置为80千伏)的长时间照射，在石墨烯的原始六方碳晶格中引入了一个洞。将光束聚焦到薄片上的一个点上，就会吹出暴露在外的碳原子，从而形成小孔。由于空穴边缘的原子不断被电子束从晶格中喷射出来，空穴的尺寸就增大了。研究人员使用同样的TEAM 0.5电子束来记录一段电影以进行分析，该电影显示了空穴的生长和碳原子的重新排列。
Zettl说:“失去邻居的原子会变得高度不稳定，并迅速移动，不断地从一个亚稳态结构重新定位到下一个。”“尽管结构来来去去，但我们发现锯齿形结构是最稳定的。与其他最常见的结构(我们称之为扶手椅)相比，它在边缘出现的频率更高，长度也更长。”
了解哪一种原子构型最稳定，是预测和控制利用石墨烯边缘的器件稳定性的关键之一。在锯齿形结构中发现的强稳定性对于实现计算机工业的自旋电子梦想来说是特别有希望的消息。
两年前，共同作者Cohen和Louie计算出石墨烯的纳米带可以传导自旋电流，因此可以作为纳米级自旋电子器件的基础。Cohen和Louie是与伯克利实验室材料科学部和加州大学伯克利分校联合任命的理论家。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球自旋是一种由自旋电子磁场产生的量子力学特性，具有“上”或“下”的方向值，可以用来编码二进制系统的0和1中的数据。自旋电子设备有望比现在的设备更小、更快、功能更广，因为除了其他优点外，电流停止时数据存储不会消失。
Zettl说:“虽然石墨烯特别令人兴奋，但我们的实验方法应该适用于其他材料，包括其他二维系统。”欧洲杯足球竞彩“我们正与NCEM的理论家和工作人员合作，积极推进这些领域的研究。”
NCEM的首席研究员和这篇论文的合著者Kisielowski说:“观察单个碳原子动态的能力是一个梦想成真，这超出了对石墨烯的研究。事实上，它让我们在理解人工光合作用方面更近了一步，这被认为是一种终极能源技术，伯克利实验室正在通过太阳神项目进行研究。”