全世界對石墨烯等薄原子材料研究的熱情

全世界對石墨烯等薄原子材料研究的熱情


在全球對石墨烯等原子薄材料的狂熱中，一個領域沒有系統的分析——盡管這一信息對于許多潛在的應用至關重要，包括海水淡化、DNA測序、量子通信設備和計算系統。

麻省理工學院的研究人員現在通過創建一個精確尺寸和形狀的目錄來解決這個問題，當從原子晶格中移除一定數量的原子時，最有可能被觀察到（理論上更可行）。研究生Ananth Govind Rajan、化學工程教授Daniel Blankschtein和M.在麻省理工學院、洛克希德馬丁空間學院和牛津大學的《自然材料雜志》上發表了另外四篇論文。

Strano說，這是石墨烯領域中一個長期存在的問題，我們稱之為具有納米孔的同分異構體的分類。他說，對于那些想使用石墨烯或類似的二維片狀材料進行化學分離或過濾應用的人來說，我們只需要了解可能存在的原子缺陷的類型，我們已經知道了。從來沒有見過比這更多的人。

例如，布蘭克施泰因指出，從石墨烯的六角形雞絲陣列中只移除八個連續的碳原子，所產生的孔可能有66個不同的可能形狀。當移除的原子數量增加到12個時，可能形狀的數量跳到3226個，移除的原子30個，可能有4000億個。事實上，這些形狀中只有少數是被發現的，因此預測實際發生的形狀的能力對于研究人員來說是非常有用的。

Strano說，事實上，由于缺乏關于哪些洞是真正形成的信息，所以它是這樣做的，因為它將你模擬的東西與實驗室中實際可測量的東西斷開。他說，這個實際可能形狀的新目錄將使為特定目的搜索材料更容易管理。

Strano說，分析的能力取決于許多以前沒有的工具。10年前你還不能解決這個問題。但是現在，研究人員利用化學圖論、精確的電子結構計算和高分辨率掃描電子顯微鏡等工具，捕捉到了顯示單個原子

研究小組稱這些空穴為晶格反分子，并根據被移除的原子的形狀來描述它們。這是第一次，這種方法為描述這些復雜形狀的整個集合提供了一個簡單而連貫的框架。Govind Rajan說，在過去，如果你談論的是材料中的孔，那么他補充道：沒有辦法識別出具體的孔。一旦人們開始更頻繁地制造這些孔，最好有一個命名約定來識別它們。

Strano解釋說，這個新目錄有助于打開潛在的應用程序。缺陷是好的和壞的。有時你想阻止它們，因為它們削弱了材料，但有時你想制造它們并控制它們的大小和形狀，例如過濾、化學處理或DNA測序，只有特定的分子才能通過另一個應用可能是量子計算或通信設備，在這些設備中，特定大小和形狀的孔被調整為發射特定顏色和能級的光子。

Govind Rajan說，除了對材料的機械性能有影響外，空穴還影響電子、磁性和光學性能。

Strano預測這項工作將是研究二維材料缺陷的一個有價值的工具，因為它將使研究人員能夠找到有前途的缺陷類型，而無需根據理論上可能出現的無數形狀對其進行分類，這些形狀是不可能形成的。

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