使用“热”石墨烯碳原子迁移量

碳原子的迁移表面的纳米材料石墨烯最近首次测量。虽然原子移动迅速与电子显微镜直接观察,它们对材料的稳定性的影响现在可以确定间接材料的微观热板加热。物理学的研究学院的研究人员发表在《维也纳大学的碳。

碳是一种元素基本所有已知的生命和自然界中存在主要是石墨和钻石。在过去的几十年中,科学家发明了许多小说形式的碳材料,包括富勒烯、碳纳米管和石墨烯。石墨烯在特定的主题密集的研究,不仅因为它的最好的属性,还因为它是特别适合于实验和建模。然而,它不可能测量一些基本的流程,包括表面碳原子的运动。这个随机迁移是原子扩散现象的起源。

扩散(从拉丁语diffundere:“分散”,“分散”)指的是自然运动的粒子如原子或分子气体,液体或固体。在大气和海洋,这确保了氧气和盐均匀分布的现象。在技术行业,钢铁生产的重要性,锂离子电池和燃料电池,只是几个例子。在材料科学,扩散在固体表面的解释了某些催化反应进行,许多晶体材料包括石墨烯生长。

表面扩散率通常取决于温度:温暖、快原子迁移。原则上,通过测量这个速度在不同的温度下,我们可以确定能量势垒,描述很容易表面的原子希望从一个站点。然而,这是不可能通过直接成像如果他们不把呆的时间足够长,这是碳原子在石墨烯。因此,直到现在,我们的理解依赖于计算机模拟。这项新研究克服了这一困难通过间接测量的影响而加热微热板的材料在电子显微镜。

通过可视化石墨烯的原子结构和电子虽然偶尔踢出原子,研究人员将决定表面碳原子速度必须搬到解释填充在升高的温度下产生的漏洞。通过电子显微镜、计算机模拟和成像过程的相互作用的理解与扩散,能量势垒可以度量的估计。“经过仔细分析,我们发现价值0.33 electronvolts,略低于预期,”主要作者安德烈亚斯Postl状态。

这项研究也在研究中意外发现的一个例子,作为团队的最初目标是测量温度的依赖的辐照损伤。“坦白地说,这不是我们最初开始研究,但这些发现在科学持续追求小而经常发生意想不到的细节,“托马苏西资深作者总结道。

参考:Postl, Hilgert购买力平价,Markevich et al .间接测量石墨烯碳吸附原子迁移的障碍。碳。2022;196:596 - 601。doi:10.1016 / j.carbon.2022.05.039

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