中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所利用納米操作機(jī)器人實(shí)現(xiàn)石墨烯可控加工
我國(guó)自然科學(xué)領(lǐng)域?qū)W術(shù)期刊《中國(guó)科學(xué)G輯：物理學(xué)力學(xué)天文學(xué)》在一期以封面專題的形式報(bào)道了中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所微納米課題組利用納米操作機(jī)器人在石墨烯可控加工方面的科研成果（Vol. 42（4）: 358-368, 2012）。這是繼去年《科學(xué)通報(bào)》（Vol. 56（32）: 2681-2688, 2011）后，沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所科研成果再次獲得國(guó)內(nèi)自然科學(xué)領(lǐng)域刊物的封面發(fā)表。
納米操作機(jī)器人可定義為能夠?qū){米尺度物體實(shí)現(xiàn)有效操控的機(jī)電系統(tǒng)，與宏觀機(jī)器人相比，它具有超級(jí)靈敏、超高等特點(diǎn)，可以在極微小尺度下完成宏觀機(jī)器人無(wú)法實(shí)現(xiàn)的各種觀測(cè)、表征和操控功能。2005年，沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所建立了我國(guó)*臺(tái)納米操作機(jī)器人系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上開展了納米器件加工與前沿科學(xué)研究。
石墨烯是一種單層碳原子二維結(jié)構(gòu)，具有超高的載流子濃度和電子遷移率，并且電子穿過石墨烯幾乎沒有阻力，能耗極少，因此利用石墨烯可以出更小、更冷、更快的電子器件，解決目前硅基微電子器件面臨的技術(shù)瓶頸。盡管石墨烯在納米器件方面已表現(xiàn)出不凡的性能，但是本征石墨烯沒有能隙，引入能隙的重要途徑就是將石墨烯加工成特定的幾何構(gòu)型，因此如何實(shí)現(xiàn)石墨烯的可控裁剪就成為當(dāng)前的學(xué)術(shù)研究熱點(diǎn)。
針對(duì)該問題，機(jī)器人學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室微納米課題組利用納米操作機(jī)器人開展了針對(duì)石墨烯的可控加工研究。研究結(jié)果表明，由于石墨烯晶向結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱性，當(dāng)沿不同方向進(jìn)行石墨烯切割時(shí)將產(chǎn)生不同的切割力，這一發(fā)現(xiàn)為建立基于納米力反饋的石墨烯切割方法奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)晶格精度的石墨烯裁剪提供了可行技術(shù)途徑。
該研究為石墨烯基納米器件的提供了新的理論方法及技術(shù)途徑。
自2009年開展此方向研究以來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)開展了大量的創(chuàng)新性研究，并在機(jī)器人技術(shù)和石墨烯加工改性方面取得了一些重要原創(chuàng)性成果，如建立了石墨烯可控裝配方法、大氣環(huán)境下石墨烯原子精度觀測(cè)技術(shù)、石墨烯晶向快速識(shí)別技術(shù)以及石墨烯缺陷改性方法等。這些方法與技術(shù)的突破，表明沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所在納米操作機(jī)器人與石墨烯加工改性研究方面取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，為納米操作機(jī)器人在石墨烯納米加工領(lǐng)域開辟了新的道路。
本研究的相關(guān)成果已分別發(fā)表于Journal of Applied Physics、ACTA PHYS. SIN.、IEEE-NANO、3M-Nano等期刊和會(huì)議上，并申請(qǐng)了相關(guān)發(fā)明。相關(guān)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院和機(jī)器人學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的大力支持。
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