国产三级精品三级在线观看,国产高清无码在线观看,中文字幕日本人妻久久久免费,亚洲精品午夜无码电影网

背景介紹

自從納米技術(shù)的概念提出以來，設(shè)備小型化一直是技術(shù)發(fā)展的驅(qū)動力。納米制造技術(shù)的飛速發(fā)展推動了摩爾定律的發(fā)展，摩爾定律呈指數(shù)增長，導(dǎo)致現(xiàn)在半導(dǎo)體微處理器的計算能力成倍增長，而這些微處理器現(xiàn)在已成為大規(guī)模仿真和人工智能的基礎(chǔ)。在科學(xué)的好奇心和技術(shù)的渴求的推動下，電子設(shè)備的小型化無疑會持續(xù)發(fā)展，未來必將需要并最終開發(fā)出由原子精確結(jié)構(gòu)的組件和接口組成的設(shè)備。因此，科學(xué)家們一直期望開發(fā)出能夠在原子水平上對材料進行工程設(shè)計的技術(shù)手段。

為了利用原子精確結(jié)構(gòu)的全部功能和性能，將需要比堆疊層更復(fù)雜的系統(tǒng)。但是，為實際應(yīng)用程序組裝原子定義的構(gòu)建基塊并非易事。雖然有機分子允許在原子水平上對其結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，但對單個分子的操作需要低溫和超高真空等苛刻條件。盡管可以將單個半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)集成到電子和光子器件中，但以原子精度制備相同的結(jié)構(gòu)的重復(fù)性仍然是一個挑戰(zhàn)。

碳納米管（CNT）是一種非常有潛力的材料，具有獨特的光電物理性質(zhì)，在發(fā)光二極管、單電子晶體管或單光子源等領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。假設(shè)在組裝過程中能夠保留了CNT的固有特性，實現(xiàn)對CNT的手性、位置和取向的同時控制，則有望使利用原子上精確的組件制造器件成為可能。然而，由于使用溶劑或高溫處理不可避免地使CNT“變臟”，從而妨礙了它們的光學(xué)特性，因此難以精確地操縱分子。

成果簡介

為了解決這個問題，來自日本RIKEN先進光子學(xué)中心的Yuichiro K. Kato和Keigo Otsuka等人開發(fā)出一種全新的、通用的干轉(zhuǎn)移技術(shù)，該技術(shù)可以在沒有溶劑的情況下在原子尺度對CNT進行工程設(shè)計，并精確定位光學(xué)質(zhì)量的CNT。

在該項工作中，研究人員通過使用單晶蒽作為犧牲材料，可以將CNT轉(zhuǎn)移到任意襯底上，并且通過升華除去蒽，留下清潔的CNT，從而實現(xiàn)CNT原始的明亮的光致發(fā)光。同時，研究人員能夠在原位光學(xué)監(jiān)控下以亞微米精度定位具有所需手性的CNT，從而證明了CNT與光子晶體納米束腔之間的確定性耦合。此外，還通過重復(fù)CNT轉(zhuǎn)移來設(shè)計和構(gòu)造交叉結(jié)結(jié)構(gòu)，并觀察到管間激子轉(zhuǎn)移。

上述研究成果意味著科學(xué)家朝開發(fā)由原子精確組件和接口組成的設(shè)備邁出了的重要一步。該工作以“Deterministic transfer of optical-quality carbon nanotubes for atomically defined technology”為題，發(fā)表在國際著名期刊《Nat. Commun.》上。

?Nature子刊：原子尺度設(shè)計材料！這項別出心裁的技術(shù)給了曙光

要點解讀

要點一利用蒽作為犧牲材料來確定光學(xué)質(zhì)量的CNT的確定性轉(zhuǎn)移

研究人員建立了一個傳輸系統(tǒng)，以實現(xiàn)在納米管傳輸過程中監(jiān)控納米管PL，激光反射和寬視場光學(xué)圖像。

首先，研究人員使用玻璃支撐的聚二甲基硅氧烷（PDMS）片提取蒽單晶（圖1b）。其中，PDMS的粘彈性可用于調(diào)節(jié)對蒽晶體的粘附力，從而拓寬了納米管生長基質(zhì)和接收基質(zhì)的材料和形狀的選擇；

隨后，通過將蒽/ PDMS壓模壓在具有生長中的CNT的基材上來拾取CNT（圖1c），然后快速分離（> 10 ⁶ mm / s），以使蒽晶體保持附著在PDMS板上；當(dāng)需要選擇特定手性的CNT時，在蒽晶體上進行CNT的PL映射（圖1d）。然后將壓模壓在接收基板上，通過緩慢剝離PDMS（<0.2μm/ s），帶有碳納米管的蒽晶體被釋放到基板上（圖1e）；

最后，空氣中蒽的升華會在任何基材上留下干凈的CNT（圖1f，g），因為在全干過程中不會受到溶劑的污染。

圖1. 蒽輔助的CNT干轉(zhuǎn)移技術(shù)流程

研究結(jié)果表明，干轉(zhuǎn)移后的納米管具有明亮的光致發(fā)光，其亮度高達(dá)原始分子的5000倍，這一質(zhì)量使其成為光學(xué)器件的理想選擇。

圖2. 轉(zhuǎn)移的CNT的光亮PL性能

要點二該技術(shù)具有通用性，可以將CNT轉(zhuǎn)移到任意襯底上

在該工作中，研究人員通過使用單晶蒽作為犧牲材料，可以將CNT轉(zhuǎn)移到任意襯底上，如石英、PMMA、PS等。并且通過升華除去蒽，留下清潔的CNT。

在所有研究的底物中，生長中的懸浮式CNT發(fā)出的熒光最明亮，最清晰。此外，該小組能夠?qū)⒓{米管精確定位在納米級光學(xué)諧振器的頂部，從而增強了發(fā)光性能。

圖3. 各種襯底表面上的CNT的PL特性

要點三通過重復(fù)CNT轉(zhuǎn)移來設(shè)計和構(gòu)造交叉結(jié)結(jié)構(gòu)，觀察到管間激子轉(zhuǎn)移。

最后，研究人員還利用轉(zhuǎn)移技術(shù)構(gòu)建了包含多個CNT的交叉結(jié)結(jié)構(gòu)：從石英基板中拾取的CNT中發(fā)現(xiàn)了（13,5）管，隨后將垂直于預(yù)傳輸?shù)模?0,5）管調(diào)整角度，最后將（13,5）管和蒽晶體釋放到芯片上的（10,5）納米管上。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在較細(xì)的（10,5）管中生成的較高能的激子在轉(zhuǎn)移到另一個納米管之前會朝著交叉結(jié)擴散。這意味著通過該方法能夠提取受控界面處的管間激子動力學(xué)。

圖4. 包含多個CNT的交叉結(jié)結(jié)構(gòu)的特性表征

論文第一作者Keigo Otsuka表示：“我們相信，這項技術(shù)不僅可以為具有所需性能的碳納米管制造納米器件做出貢獻，而且可以為基于原子級精確結(jié)構(gòu)的材料和其他更高階納米結(jié)構(gòu)的自由組合開辟了新的道路。”

文獻信息

Otsuka, K., Fang, N., Yamashita, D. et al. Deterministic transfer of optical-quality carbon nanotubes for atomically defined technology. Nat Commun 12, 3138 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-23413-4

原創(chuàng)文章，作者：Gloria，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://m.xiubac.cn/index.php/2023/10/15/a0666ee84c/

国产三级精品三级在线观看,国产高清无码在线观看,中文字幕日本人妻久久久免费,亚洲精品午夜无码电影网

?Nature子刊：原子尺度設(shè)計材料！這項別出心裁的技術(shù)給了曙光

相關(guān)推薦

?Nature子刊：原子尺度設(shè)計材料！這項別出心裁的技術(shù)給了曙光