作者劳拉·米尔萨普，艾姆斯实验室 艾姆斯实验室的科学家在研究石墨烯的实验结果中发现了一个悖论，这表明了样品的质量
这一发现可能导致对2D材料制造和性能的更好控制
学分:艾姆斯实验室 生产结构完美的石墨烯和其他二维材料是挖掘其潜在的新电子和自旋电子特性的秘密
但是我们如何知道石墨烯，这种研究最广泛的二维材料，何时是完美的——一个无缺陷和均匀的原子层？ 美国科学家
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美国能源部艾姆斯实验室发现了一种能够可靠证明样本高质量的指标，这种指标隐藏在显眼的地方已经有几十年了
研究人员正在使用低能电子衍射研究石墨烯样品，这是一种在物理学中常用的研究固体材料表面晶体结构的技术
他们的发现不符合公认的衍射规则
“这个发现是一个悖论，”艾姆斯实验室的高级科学家迈克尔·特里吉德斯说，他研究了生长在石墨烯、石墨和其他碳涂层表面上的二维材料和金属的独特性质
教科书上的衍射理论指出，一种材料越完美，衍射斑点就越清晰，而不完美的材料具有低强度、更宽的衍射斑点
" 但是在高度均匀的石墨烯样品的情况下，衍射研究不仅显示了预期的尖锐点，而且在背景中显示了非常宽的扩散衍射带
“这个结果并不直观，也很奇怪，”特里吉德斯说，“但我们发现这种广泛的衍射图案是石墨烯的一个固有特征，当你有它的时候，你就有了非常好的石墨烯
这是定量衡量其结构完善性的好方法
" 更重要的是，这种奇怪的衍射图案在过去25年的石墨烯研究出版物中出现并可见，但却被忽略了
“这是一个大的，值得注意的现象，并且是可再现的，我们意识到它在某些方面肯定是极其重要的，”特里吉德斯说
虽然需要更多的理论工作来充分解释实验结果，但科学家们认为，广泛的衍射现象是由单层原子中石墨烯电子的限制引起的
根据量子力学的基本原理，因为垂直于该层的电子位置是精确已知的，所以它们的波矢量必须有一个传播，该传播被转移到衍射电子
这种效应对于其他类型的二维材料也很重要
特里吉德斯说，随着人们对各种应用的二维材料的兴趣持续增长，提高它们的结构质量将是有前途的新技术的关键
“这项工作为精确优化石墨烯和其他二维材料，并为特定应用定制其特性的能力迈出了重要的一步，”他说
这项研究在S
陈，男
霍恩·冯·赫根
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泰尔和M
C
Tringides发表在《物理评论》上
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