手机网站
手机网站
100年前，“2D”(二维)是指铜板或一英寸的钉子。今天，“2D”涵盖了范围广泛的原子薄扁平材料，其中许多具有在相同材料的大块等效材料中找不到的奇怪性质。石墨烯(单原子厚度的碳形式)可能是最突出的。尽管许多大学和研究机构的研究人员正在探索二维材料及其特殊性质，但材料科学家对这些二维材料与普通三维材料结合后会发生什么非常感兴趣。我对2D材料和3D材料之间的界面感兴趣，因为要在应用中使用每一种2D材料，比如电子设备，我仍然需要与外部3D世界连接。< br>
现在正处于一个有趣的时期，由于电子显微镜和其他仪器设备的巨大发展，人们对具有非常精确控制的结构和性能的材料非常感兴趣，并且这两个事件以吸引人的方式相交罗斯专门研究纳米材料如何在气体和液体介质中生长和反应，用电子显微镜记录图像。显微镜对于理解控制催化剂、电池、燃料电池和其他重要技术性能的电化学反应机理特别有用。在液相显微镜的情况下，也可以观察到物体溶解处的腐蚀，而在气体中，可以观察到单个晶体是如何生长的，或者材料是如何与氧气反应的。IBM向麻省理工学院捐赠了一个实验装置。超高真空蒸发器系统首先到达，然后直接连接到专门设计的透射电子显微镜上，这提供了很大的可能性。你可以把样品放在真空中，清洗它，对它做各种各样的事情，比如加热和添加其他材料，然后把它转移到真空显微镜下，在那里你可以在记录图像的同时做更多的实验。例如，可以沉积硅或锗，或者蒸发金属，同时用显微镜中的电子束照射样品以记录过程的图像。在等待透射电子显微镜建立的同时，这个研究小组的成员已经制作并研究了各种自组装结构。
蒸发器系统暂时安装在麻省理工学院. nano的五层原型空间，而罗斯的实验室则在13号楼准备就绪。每个人都对材料科学的主要挑战感兴趣，那就是:如何制造出具有你想要的特性的材料，特别是，你如何使用纳米尺度来调整这些特性并创造出你无法从散装材料中获得的新特性？利用超高真空系统，研究人员已经在几种二维材料上形成了金和铌的结构。谭淑芬合成了镍-铂纳米粒子，并用另一种技术，液体细胞电子显微镜检查它们。
可以被安排成仅溶解镍，留下钉状铂骨架，并且整个过程可以在液体细胞内以高空间和时间分辨率看到铂是一种活性低于镍的贵金属，因此镍在适当的条件下参与电化学溶解反应，而铂则留在后面。谭指出，铂是有机化学和燃料电池材料中一种众所周知的催化剂，但它也非常昂贵，因此希望找到与镍等低价材料的结合。这是一个例子。液体细胞技术可以用于在电子显微镜中成像材料的反应范围，并且材料可以生长。它们可以被蚀刻；例如，可以观察到气泡的形成和流体运动
技术的特别重要的应用是研究电池材料的循环显然，AA电池不能放在这里，但重要的材料可以放在这个非常小的液体电池里，然后你可以来回循环，然后问，如果我充放电10次，会发生什么？它不像以前那样工作了——它怎么会坏呢？在液体电池中可以观察到某些故障分析和充放电的所有中间阶段。微观实验可以看到反应的每一步，这让研究者有更好的机会了解正在发生的事情。
完美的金三角模式
雷迪对如何在二维材料如石墨烯、二硒钨和二硫化钼上控制金的生长感兴趣。当金沉积在“肮脏”的石墨烯上时，金块会聚集在杂质周围但是当雷迪在石墨烯上生长黄金时，石墨烯被加热，杂质被去除，这样就找到了一个完美的金三角。金沉积在干净石墨烯的顶部和底部。雷迪在显微镜下观察到称为莫尔模式的特征，这是重叠晶体结构错位时产生的。金三角可以用作光子和等离子体结构，这对于许多应用来说可能是重要的，我们总是非常感兴趣地看正在发生什么。来自
的研究人员计划扩展清洁生长方法，在具有不同旋转角度的堆叠2D材料和其他混合层结构上形成3D金属晶体。雷迪感兴趣的是石墨烯和六方氮化硼(HBN)的性质，以及两种以二维单层形式传导半导体的材料，即二硫化钼(MoS2)和二硒化钨(WSe2)2D材料的一个有趣的方面是2D材料和三维金属之间的联系。如果要制造半导体器件或含石墨烯的器件，接触可以是石墨烯壳的欧姆接触或半导体壳的肖特基接触，并且这些材料之间的界面非常重要你也可以想象这个装置使用石墨烯，就像两种其他材料之间的隔离物。< br>
对于设备制造商来说，有时重要的是生长3D材料，使它们的原子排列与下面的2D层完全相同，这称为外延生长当描述金和银在石墨烯上一起生长的图像时，发现银不是外延生长的，它并没有形成它想要在石墨烯上制造的完美单晶，而是先沉积金，然后在它周围沉积银，这几乎可以迫使银成为外延生长的，因为它想要符合它的金邻居正在做的事情。电子显微镜图像也可以显示晶体中的缺陷，如波纹或弯曲。电子显微镜的优点之一是它对原子排列的变化非常敏感。如果有一个完美的水晶，它看起来是一样的灰色。然而，如果有局部变化，甚至结构上的微小变化，电子显微镜就能检测到。< br>
即使变化仅发生在原子的顶层，不会影响下面的其他材料，图像也会显示独特的特征，以便能够理解发生了什么。雷迪还在探索铌(一种在低温下超导的金属)与2D拓扑绝缘体碲化铋结合的可能性，碲化铋具有迷人的特性，并因其发现获得诺贝尔物理学奖。如果铌以非常好的界面沉积在碲化铋上，可以制造超导结。科学家们一直在研究铌矿床，他们看到的不是三角形，而是更多的树枝状结构。树状结构看起来像冬天窗户里形成的霜状图案或者一些蕨类植物的羽毛图案。
在铌沉积过程中改变温度和其他条件可以改变材料采用的模式所有研究人员都渴望新的电子显微镜能够到达麻省理工学院纳米实验室，以进一步了解这些材料的行为。纳米公司的奥谢罗夫注意到已经安装并运行了两个低温热电模块。目标是建立一个独特的以显微镜为中心的社区鼓励并希望促进低温电磁研究人员之间的交叉研究，主要侧重于生物应用和“软”材料约翰·奇普曼(John chipman)材料科学与工程副教授詹姆斯·勒博(James M . LeBeau)，新增加的扫描透射电子显微镜(超高能量分辨率单色仪、四维STEM探测器、Super-X EDS探测器、层析成像和几个原位支架)具有增强的分析能力，一旦安装，将大大增强显微镜的能力。
博科公园|研究/出发地:麻省理工学院
博科公园|科学、技术、科学研究、科普
关注[博科公园]查看更多伟大的美国宇宙科学哦
