东京大学 铜探针可以在原子尺度上操纵物质
信用:2020 Shiotari等
纳米石墨是一种可以从根本上改善太阳能电池、燃料电池、发光二极管等的材料
通常，这种材料的合成是不精确且难以控制的
研究人员首次发现了一种简单的方法来精确控制纳米石墨的制造
通过这样做，他们揭示了纳米石墨烯生产中以前不清楚的化学过程
石墨烯，一个原子厚的碳分子薄片，可以革新未来的技术
石墨烯的单位被称为纳米石墨烯；这些是为特定功能定制的，因此，它们的制造过程比普通石墨烯更复杂
纳米石墨烯是通过选择性地从碳和氢的有机分子中去除氢原子而制成的，这一过程被称为脱氢
“脱氢作用发生在金属表面，如银、金或铜的表面，它起着催化剂的作用，是一种促进或加速反应的材料，”高级材料科学系助理教授盐田明夫说
“然而，这个表面相对于目标有机分子是大的
这增加了制作特定纳米缝结构的难度
我们需要对催化过程有更好的理解和更精确的控制方法
" Shiotari和他的团队，通过探索各种方法来进行纳米石墨烯的合成，提出了一种方法，提供了必要的精确控制，并且非常有效
他们使用一种叫做原子力显微镜(AFM)的特殊显微镜，这种显微镜用纳米针状探针测量分子的细节
这种探针不仅可以用来检测单个原子的某些特性，还可以用来操纵它们
含有不需要的氢原子的有机分子(左)和除去氢原子的同一个分子(右)
信用:2020 Shiotari等
“我们发现原子力显微镜的金属探针可以破坏有机分子中的碳氢键，”希奥塔里说
“它可以非常精确地做到这一点，因为它的尖端非常小，而且它可以在不需要热能的情况下打破束缚
这意味着我们现在可以以比以往任何时候都更可控的方式制造纳米石墨部件
" 为了验证他们所看到的，研究小组用各种有机化合物重复了这个过程，特别是两种结构非常不同的分子，叫做苯并类和非苯并类
这表明原子力显微镜探针能够从不同种类的材料中提取氢原子
如果要将这种方法扩大到商业生产方式，这样的细节是很重要的
“我认为这种技术可能是自下而上制造功能性纳米分子的终极途径，”希奥塔里说
“我们可以使用原子力显微镜对目标分子施加其他刺激，例如注入电子、电场或排斥力
能够在如此小的范围内看到、控制和操纵建筑是令人激动的
"
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