그래핀 층 사이에 갇힌 희가스 원자는 양자 기술과 응집 물질 물리학에 새로운 가능성을 제시합니다. 처음으로 연구자들은 실온에서 비활성 기체 원자의 작은 클러스터를 안정화하고 직접 이미지화하는 데 성공했습니다. 이 획기적인 발전은 응집 물질 물리학 분야의 기초 연구와 양자 정보 기술의 잠재적 응용을 위한 새로운 기회를 제공합니다.
비엔나 대학의 과학자들은 헬싱키 대학의 동료들과 협력하여 이러한 혁신을 달성했는데, 그 핵심은 두 층의 그래핀 사이에 비활성 기체 원자를 가두는 것이었습니다. 이 방법은 불활성 기체가 상온 실험 조건에서 안정적인 구조를 형성할 수 없다는 문제를 극복합니다. 이 방법의 세부 사항과 희가스(크립톤 및 크세논) 구조에 대한 최초의 전자 현미경 이미지가 이제 Nature Materials에 게재되었습니다.
고귀한 가스 트랩
비엔나 대학의 야니 코타코스키(Jani Kotakoski) 연구 그룹은 이온 조사를 사용하여 그래핀 및 기타 2차원 물질의 특성을 변경하는 방법을 연구하던 중 특이한 것을 발견했습니다. 비활성 가스에 조사하면 두 장의 그래핀 사이에 갇히게 됩니다.
이는 비활성 가스 이온이 그래핀의 첫 번째 층을 통과할 만큼 빠르지만 두 번째 층은 통과하지 못할 때 발생합니다. 그래핀의 두 층 사이에 갇히면 비활성 기체는 자유롭게 이동할 수 있습니다. 이는 화학 결합을 형성하지 않기 때문입니다. 그러나 희가스 원자를 수용하기 위해 그래핀은 구부러져 작은 주머니를 형성합니다. 여기서 두 개 이상의 비활성 기체 원자가 만나서 규칙적이고 조밀한 2차원 비활성 기체 나노클러스터를 형성할 수 있습니다.
현미경으로 즐거운 시간을 보내세요
이번 연구의 첫 번째 저자인 Manuel Längle은 "우리는 주사 투과 전자 현미경을 사용하여 이러한 클러스터를 관찰했는데 정말 매력적이고 흥미로웠습니다. 이미지를 촬영했을 때 클러스터가 회전하고, 뛰고, 성장하고 축소되었습니다."라고 말했습니다. "중간 원자를 얻는 것이 작업에서 가장 어려운 부분이었습니다. 이제 그 작업을 완료했으므로 재료 성장 및 동작과 관련된 기본 프로세스를 연구할 수 있는 간단한 시스템을 갖게 되었습니다."
연구팀의 향후 작업에 대해 Jani Kotakoski는 "다음 단계는 다양한 비활성 가스를 포함하는 클러스터의 특성과 저온 및 고온에서의 동작을 연구하는 것입니다. 광원 및 레이저에 비활성 가스를 적용하면 이러한 새로운 구조가 미래에 양자 정보 기술과 같은 분야에 사용될 수 있습니다."라고 말했습니다.
/ScitechDaily에서 편집됨