中科院沈陽自動化所利用納米操作機器人可控加工石墨烯獲新成果
http://www.debgrams.com 2012-12-20 10:06
國際期刊《應用物理快報》（Applied Physics Letters）最新一期以封面論文的形式發表了中科院沈陽自動化研究所微納米課題組利用納米操作機器人在石墨烯可控加工方面取得的最新成果(Cutting Forces Related with Lattice Orientations of Graphene Using an Atomic Force Microscopy based Nanorobot，2012,101: 213101)。這是繼《科學通報》、《中國科學：物理學力學天文學》、Acta Physico-Chimica Sinica之后，微納米組科研成果再次獲得國內外權威期刊封面刊載。
石墨烯（Graphene）是一種由碳原子構成的單層片狀結構的二維納米材料，它于2004年被英國科學家Geim和Novoselov首次發現，兩位科學家因此被授予2010年諾貝爾物理學獎。石墨烯具有超高的載流子濃度和電子遷移率，并且電子穿過石墨烯幾乎沒有任何阻力，能耗極少，因此由石墨烯加工而成的納米器件具備非凡的性能，并迅速成為當前科技界的研究熱點。
由于石墨烯的物理特性與其幾何構型密切相關，因此石墨烯的可控裁剪技術是推進石墨烯器件化并走入實用化的基本前提。目前科學界已經發展出了多種石墨烯剪裁方法，但是這些方法多以開環模式為主，缺乏必要的信息反饋及精確控制，阻礙著可重復、可控高精度石墨烯幾何構型加工的實現。針對該問題，機器人學國家重點實驗室微納米課題組與金屬所碳材料研究部開展合作研究，以碳材料研究部所提供的石墨烯樣品為基礎，開展了基于納米操作機器人的石墨烯可控加工研究。
此次《應用物理快報》封面顯示的是利用納米操作機器人批量化加工石墨烯器件的示意圖。該研究表明，由于石墨烯晶格結構的不對稱性，當探針沿著不同晶格方向(zigzag或者armchair)進行切割時，將感受到不同的切割力，這一發現為建立基于納米力反饋的石墨烯切割方法奠定了基礎，同時為實現晶格精度的石墨烯裁剪提供了可行技術途徑，并將使石墨烯納米器件批量化加工成為可能，將極大促進納米制造的發展進程。
自2009年開展此方向以來，研究團隊一直致力于納米操作機器人在石墨烯加工改性方面的創新性研究，在石墨烯可控裝配方法、大氣環境下石墨烯原子精度觀測技術、石墨烯晶向快速識別技術以及石墨烯缺陷改性方法等方面取得了一些重要原創性成果，為納米操作機器人在石墨烯納米加工制造領域開辟了新的道路。
本研究的相關成果已陸續發表在Applied Physics Letters、Journal of Applied Physics、ACTA PHYS. SIN.、SCIENCE CHINA、IEEE-NANO、3M-Nano等國際權威知名期刊和國際會議上，并申請了相關發明專利。
該研究受到了國家自然科學基金、中國科學院和機器人學國家重點實驗室的大力支持。
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