维也纳理工大学 高电荷离子撞击由几层组成的物质
信用:图文 没有人能把子弹穿过香蕉，以至于香蕉的外皮被刺穿，但香蕉仍然完好无损
然而，在单个原子层的水平上，维也纳的研究人员现在已经取得了这样的成就——他们开发了一种纳米结构方法，通过这种方法，某些材料层可以被极其精确地穿孔，而其他的则完全不受影响，即使射弹穿透了所有的层
这在高电荷离子的帮助下成为可能
它们可用于选择性处理新型二维材料系统的表面，例如，将某些金属固定在其上，然后用作催化剂
这种新方法现已发表在《美国化学学会纳米》杂志上
超薄层的新材料 由几个超薄层组成的材料被认为是材料研究的一个激动人心的新领域
高性能材料石墨烯仅由单层碳原子组成，已被用于许多具有新特性的新型薄膜材料中
“我们研究了石墨烯和二硫化钼的组合
两层材料接触，然后通过微弱的范德瓦尔斯力相互粘附
詹宁·施韦斯特卡来自纽约大学维也纳应用物理研究所，是当前出版物的第一作者
“石墨烯是一种非常好的导体，二硫化钼是一种半导体，这种结合对于新型数据存储设备的生产很有意义
" 然而，对于某些应用，材料的几何形状需要在纳米尺度上进行特殊处理——例如，为了通过添加额外类型的原子来改变化学性质，或者为了控制表面的光学性质
“对此有不同的方法，”珍妮·施韦斯特卡解释说
“你可以用电子束或传统的离子束来改变表面
然而，对于两层系统，总是存在光束同时影响两层的问题，即使其中只有一层应该被修改
射弹穿透所有的层，但是只有在顶层，一个大洞被创造出来
下面的石墨烯保持完整
信用:图文 两种能量
当离子束用于处理表面时，通常是离子的冲击力影响材料
然而，在图维恩，使用的是速度相对较慢的离子，它们带有多重电荷
“这里必须区分两种不同形式的能量，”教授解释道
卫礼贤
“一方面是动能，它取决于离子撞击表面的速度
另一方面，势能是由离子的电荷决定的
对于传统的离子束，动能起着决定性的作用，但对我们来说，势能尤其重要
" 这两种形式的能量之间有一个重要的区别:虽然动能在穿透层系统时在两个材料层中释放，但势能在层之间的分布非常不均匀:“二硫化钼对高电荷离子的反应非常强烈，”卫礼贤说
“到达这层的单个离子可以从这层中去除几十或几百个原子
剩下的是一个洞，在电子显微镜下可以非常清楚地看到
另一方面，射弹紧接着击中的石墨烯层仍然完好无损:大部分势能已经释放出来
同样的实验也可以颠倒过来，这样高电荷离子首先撞击石墨烯，然后才撞击二硫化钼层
在这种情况下，两层都保持不变:石墨烯为离子提供了必要的电子，使其在几分之一秒内电中和
石墨烯中电子的迁移率如此之高，以至于撞击点也会立即“冷却”
离子穿过石墨烯层，不会留下永久的痕迹
之后，它不再对二硫化钼层造成太大的损害
“这给我们提供了一种奇妙的新方法，可以有针对性地操纵表面，”卫礼贤说
“我们可以在表面添加纳米孔，而不会损坏下面的基底材料
这使我们能够创造出以前不可能的几何结构
通过这种方式，可以用二硫化钼制造“掩模”，根据需要精确打孔，然后在其上沉积某些金属原子
这为控制表面的化学、电子和光学性质开辟了全新的可能性
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