Лист графена почистили вольфрамовой наношваброй
Вольфрамовая игла успешно убрала видимые на электронном микроскопе загрязнения молекулярного масштаба с поверхности листа графена. Таким образом физики достигли максимально возможной очистки поверхности своеобразной наношваброй, однако, изучив процессы загрязнения визуально очищенных слоев, они подтвердили наличие подвижных молекул, невидимых под электронным микроскопом. Тем самым они опровергли возможность абсолютной чистоты двумерного материала на молекулярном масштабе. Статья опубликована в журнале Nature Communications.
Контроль чистоты играет большую роль в любом научном эксперименте и технологическом процессе. С появлением двумерных материалов само понятие чистоты должно быть пересмотрено, например, в графене наличие даже одного добавленного атома ведет к значительным изменениям свойств или даже к разрушению, и вместе с тем усложняется описание тонких слоев или получение новых структур на поверхности. Загрязнения поджидают поверхность в каждый момент: при получении, обработке и хранении, но до сих пор методов очистки, которые способны избирательно очищать поверхности с точностью до молекул, не существует. Существующие методы очистки подразумевают сообщение очищаемой поверхности какой-либо энергии, к которой вещества бывают чувствительны. В прошлом ученые уже пробовали использовать атомный силовой микроскоп, но достичь чистоты графена на молекулярном уровне у них не вышло.
Петер Швайцер (Peter Schweizer) со своими коллегами использовал вольфрамовую иглу толщиной в 50-150 нанометров в качестве двустороннего манипулятора для очистки поверхностных загрязнений на листе графена. После процессов механической очистки они исследовали механизм загрязнения поверхности за счет поверхностной диффузии.
Ученые сконструировали два независимых микроманипулятора из золотой проволоки с вольфрамовыми наконечниками для очистки поверхности с обеих сторон. В качестве основного загрязнителя физики предположили полиметилметакрилат, потому что он часто используется в процессе переноса двумерных материалов. Для аккуратной работы вольфрамовой иглы ученые построили кривую напряжения-деформации, согласно которой предельное значение поперечной силы — 7,6 микроньютонов, а чтобы у такой швабры была возможность расталкивать молекулы загрязнителя, ей потребуется