Yaqinda tadqiqotchilar atToxoku universiteti(Yaponiya) mikro/nanografin plyonkalarini muvaffaqiyatli ishlab chiqarish, zarar etkazmasdan ko'p nuqtali teshiklarni yaratish va ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlash uchun femtosekundli lazerlardan foydalangan. Jamoaning ta'kidlashicha, texnika an'anaviy, murakkabroq usullarni almashtiradi, bu esa kvant materiallarini tadqiq qilish va biosensorlarni ishlab chiqishda potentsial yutuqlarga olib keladi.
Grafen 2004 yilda kashf etilgan va uning buzg'unchi ta'siri o'shandan beri turli ilmiy sohalarga ta'sir ko'rsatdi. U yuqori elektron harakatchanligi, mexanik kuch va issiqlik o'tkazuvchanligi kabi ajoyib xususiyatlarga ega. Bugungi kunga kelib, sanoat grafenning yangi avlod yarimo'tkazgich materiali sifatida potentsialini o'rganish uchun katta vaqt va kuch sarfladi, bu grafen asosidagi tranzistorlar, shaffof elektrodlar va sensorlarning rivojlanishiga olib keldi.
Biroq, ushbu qurilmalarni amaliy qo'llash uchun mavjud qilishning kaliti samarali qayta ishlash texnologiyasidir, bu ham grafen plyonkalarini mikro va nano-miqyosda qurish mumkinligini anglatadi. Odatda, mikro/nano o'lchamdagi materiallarni qayta ishlash va qurilma ishlab chiqarish uchun nanolitografiya va fokuslangan ion nurlari usullari qo'llaniladi. Biroq, katta jihozlarga bo'lgan ehtiyoj, uzoq ishlab chiqarish vaqtlari va murakkab operatsiyalar laboratoriya tadqiqotchilari uchun uzoq muddatli muammolarni keltirib chiqaradi.
Yanvar oyida Yaponiyaning Toxoku universiteti tadqiqotchilari qalinligi 5 dan 50 nanometrgacha bo'lgan yupqa kremniy nitridli qurilmalarni mikro/nanofabrikatsiya qilish imkonini beruvchi texnikani ixtiro qildilar. Usul a dan foydalanadifemtosekund lazerbu juda qisqa, juda tez yorug'lik impulslarini chiqaradi. U vakuum muhitisiz yupqa materiallarni tez va oson qayta ishlashga qodir ekanligini isbotladi.
Ushbu usulni grafenning o'ta yupqa atom qatlamlariga qo'llash orqali xuddi shu tadqiqot guruhi grafen plyonkasiga zarar bermasdan ko'p nuqtali burg'ulashni muvaffaqiyatli amalga oshirdi. Ularning ushbu yutuqdagi muvaffaqiyati Nano Letters jurnalining 2023-yil 16-may sonida chop etilgan.
Yuuki Uesugi, Yaponiyaning Toxoku universiteti qoshidagi Ilg‘or materiallar bo‘yicha ko‘p tarmoqli tadqiqot instituti dotsenti va maqola hammuallifi shunday dedi: “Kirish energiyasi va lazer chiqishi sonini to‘g‘ri nazorat qilish orqali biz aniq ishlov berish va diametri 70 nm dan 1 mm gacha bo'lgan teshiklarni yarating, bu 520 nm lazer to'lqin uzunligidan ancha kichikdir.
Uesugi va uning hamkasblari yuqori samarali elektron mikroskop orqali past energiyali lazer impulsi bilan nurlangan hududni sinchiklab o‘rganib chiqqach, grafendan ifloslantiruvchi moddalar ham olib tashlanganligini aniqladilar. Keyinchalik kattalashtirilgan kuzatuvlar diametri 10 nm dan kam bo'lgan nanoporlarni va bir nechta uglerod atomlari etishmayotgan grafenning kristal tuzilishidagi atom darajasidagi nuqsonlarni aniqladi.
Qo'llanilishiga qarab, grafendagi atom nuqsonlari ham zararli, ham foydali tomonlarga ega. Kamchiliklar ba'zan ma'lum xususiyatlarni buzishi mumkin bo'lsa-da, ular yangi funktsiyalarni kiritishi yoki muayyan xususiyatlarni yaxshilashi mumkin.
Uesugi qo'shimcha qildi: "Biz nano gözenekler va nuqsonlarning zichligi lazer nurlanishining energiyasi va soniga mutanosib ravishda ortib borish tendentsiyasini kuzatdik va nanoporlar va nuqsonlarning shakllanishini femtosekundli lazer nurlanishi yordamida nazorat qilish mumkin degan xulosaga keldik." "Grafenda nanoporlar va atom darajasidagi nuqsonlarni hosil qilish orqali nafaqat o'tkazuvchanlikni, balki spin va vodiy kabi kvant darajasidagi xususiyatlarni ham nazorat qilish mumkin. Bundan tashqari, ushbu tadqiqotda topilgan ifloslantiruvchi moddalarni femtosekundda lazer bilan olib tashlash rivojlanishiga olib kelishi mumkin. yuvilgan yuqori toza grafenni buzilmaydigan tozalashning yangi usuli.
Oldinga qarab, jamoa lazer yordamida tozalash texnikasini yaratish va atom nuqsonlarini shakllantirish bo'yicha batafsil tadqiqotlar o'tkazishni maqsad qilgan. Keyingi yutuqlar kvant materiallarini tadqiq qilishdan tortib biosensorlarni ishlab chiqishgacha bo'lgan sohalarga sezilarli ta'sir ko'rsatadi.
