Ученые из лаборатории Эймса являются экспертами в 2D-материалах и недавно обнаружили первую в своем роде комбинацию меди и графита, полученную путем осаждения меди на подвергнутый ионной бомбардировке графите при высокой температуре и в условиях сверхвысокого вакуума. Это привело к распределению медных островков, погруженных под ультратонкое «одеяло», состоящее из нескольких слоев графена.
«Поскольку эти металлические островки потенциально могут служить электрическими контактами или радиаторами в электронных устройствах, их форма и то, как они достигают этой формы, являются важной частью информации в управлении конструкцией и синтезом этих материалов», – сказал Пат Тиль, ученый из лаборатории Эймса. и заслуженный профессор химии, материаловедения и инженерии Университета штата Айова.
Ученые из лаборатории Эймса использовали сканирующую туннельную микроскопию для тщательного измерения формы медных островков размером более ста нанометров.
Это послужило экспериментальной основой для теоретической модели, разработанной совместно исследователями факультета машиностроения и промышленной инженерии Северо-Восточного университета и лаборатории Эймса. Модель очень хорошо объясняла данные.
Единственное исключение, касающееся медных островков высотой менее 10 нм, станет основой для дальнейших исследований.
«Нам нравится видеть, как наша физика применяется, и это был прекрасный способ ее применить», – сказал Скотт Э. Жюльен, доктор философии.D. кандидат, на Северо-Востоке. «Мы смогли смоделировать упругий отклик графена, когда он покрывает медные островки, и использовать его для предсказания формы островков."
Работа показала, что верхний слой графена выдерживает восходящее давление со стороны растущего металлического островка.
По сути, слой графена сжимается вниз и сглаживает медные островки. Учет этих эффектов, а также других ключевых энергетических факторов приводит к неожиданному предсказанию универсальной или не зависящей от размера формы островков, по крайней мере, для достаточно больших островков данного металла.
«Этот принцип должен работать и с другими металлами и другими слоистыми материалами», – сказала научный сотрудник Энн Лии-Розалес. «Экспериментально мы хотим увидеть, можем ли мы использовать тот же рецепт для синтеза металлов с другими типами слоистых материалов с предсказуемыми результатами."