1884年,埃德溫·阿伯特在富含數(shù)學因素的小說《平面國》中,描述了一種只有兩個維度的古怪世界。這世界的主角是一個正方形,它希望到只有一個維度的世界。讓它沒想到的是,一個球體邀請它到了一個三維世界,而這個球體一直沿z軸的視角觀察這個平面國。在今天世界各地的現(xiàn)代化實驗室里,原子力顯微鏡針尖(有時假定為具有三維特征的球體)正探究著石墨烯及相關材料的低維世界。
二維材料石墨烯在2004年首次被發(fā)現(xiàn),從那時起,研究石墨烯及相關材料的熱潮迅速發(fā)展。英國曼徹斯特大學的兩位科學家安德烈·蓋姆(Andre Geim)和康斯坦丁·諾沃消洛夫(Konstantin Novoselov)發(fā)現(xiàn)他們能用一種非常簡單的方法得到越來越薄的石墨薄片。他們從高定向熱解石墨中剝離出石墨片,然后將薄片的兩面粘在一種特殊的膠帶上,撕開膠帶,就能把石墨片一分為二。不斷地這樣操作,于是薄片越來越薄,最后,他們得到了僅由一層碳原子構(gòu)成的薄片,這就是石墨烯。石墨烯表現(xiàn)出已知的最高的室溫載流子遷移率、大約有25倍的硅的熱導率和高機械強度。結(jié)構(gòu)相似的單層膜有半導體(硫化鉬)和絕緣體(氮化硼)。一維碳納米管(CNT),相當于石墨烯滾成的圓筒,有著和石墨烯相似的熱學和力學性能。碳納米管的金屬性或半導體性取決于晶格取向。
令人印象深刻的力、熱、電學特性的集合使這些材料可能成為顛覆技術突破的候選者,這些領域跨越了高性能量子計算,自旋電子學,能量收集和存儲,新穎的單分子傳感器,太赫茲振蕩器,納米壓電系統(tǒng),用于觸屏的顯示器和太陽能光電板的透明電極。石墨烯和其他低維材料也可能突破摩爾定律成為硅的潛在的替代品。
原子力顯微鏡(AFM)可以用于探究低維材料這個火熱的領域。AFM能夠得到石墨烯和相關的兩維材料的結(jié)構(gòu)、機械和電學特性。AFM的一些實用性僅僅源自其令人印象深刻的高度敏感性。石墨烯是單層的碳原子,因此解決這么小的尺度需要低于埃量級的分辨率——而這恰好是AFM擅長的地方, AFM可以很好地提供低于10皮米的高分辨率。不僅僅是簡單的形貌測量,有許多的力電表征技術都依賴于AFM的懸臂能夠真正“感覺”材料的機械和電氣性能。
以下是飛時曼精密儀器有限公司用公司產(chǎn)品測得石墨烯樣品的簡要報告:
蘇州飛時曼精密儀器有限公司成立于2013年,坐落在美麗的蘇州高新區(qū)科技城,是一家起點高、前瞻性強的研發(fā)和制造型高科技企業(yè)。公司的核心研究方向為光、機、電、算一體化的微納米檢測設備、先進的醫(yī)療儀器。飛時曼作為國內(nèi)自主品牌、原子力顯微鏡廠家,其主要產(chǎn)品有:原子力顯微鏡系列(多模式原子力顯微鏡 FM-Nanoview1000AFM、一體式原子力顯微鏡 FM-Nanoview6800AFM、拉曼原子力顯微鏡一體機 FM-NanoviewRa-AFM、光學原子力顯微鏡一體機 FM-NanoviewOp-AFM、教學型原子力顯微鏡 FM-Nanoview T-AFM、教學型掃描隧道顯微鏡 FM-NanoviewT-STM、工業(yè)型原子力顯微鏡 FM-NanoviewLS-AFM、拉曼光譜儀RM5000、拉曼光譜儀RM8000、拉曼光譜儀RM9000)。2015年,公司獲得江蘇省高新技術企業(yè)認證,擁有自主知識產(chǎn)權(quán)30多項,研發(fā)的多款產(chǎn)品被評為高新技術產(chǎn)品,并通過CE、ISO9001、SGS認證。