石墨烯液槽有助於觀測奈米微晶成長
- 上線日期：2012/5/31 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
美國與韓國研究人員首次成功以原子尺度拍攝成長中的奈米微晶(nanocrystal)，揭露前所未見的晶體成長階段。此技術需將待觀測晶體置入由石墨烯片(graphene)包覆的液槽(liquid cell)中，並利用穿透式電子顯微鏡(TEM)成像。此法未來可望用來研究各種置於溶液中的奈米材料，甚至於處於自然液體環境中的生物樣本。
穿透式電子顯微鏡於1930年代問世，由於以電子束取代光束來成像，影像解析度遠高於光學顯微鏡。然而，此技術卻難以應用於拍攝液體，因為樣本需先密封於固體材料內(通常為氮化矽或氧化矽)以避免液體在顯微鏡所操作的真空環境中蒸發。這類液槽的膜壁厚達100 nm，電子束無法順利穿透，以致於空間解析度只能到數奈米。
最近，加州大學柏克萊分校的Jungwon Park以及勞倫斯柏克萊實驗室和韓國高等科技學院(KAIST)的研究人員研發出一種由石墨烯片構成的液槽。透明的石墨烯不僅可作為的觀測窗口，電子亦可順利穿透而不致散射。石墨烯的優點還有材質強韌、液體無法滲透以及不具化學活性等，故能保護內填的樣本免於高能電子的破壞。
研究人員將含有鉑奈米微晶的液體裝填入石墨烯液槽中，並以修正過像差的穿透式電子顯微鏡進行觀測研究。實驗中以高達0.1 nm的解析度觀察粒子成核與成長現象，過程中發現一些預期之外的奈米微晶成長階段，例如某些奈米微晶如何沿著相同結晶方向聚集、改變形貌並形成晶面。
採用石墨烯液槽的穿透式電子顯微鏡實驗可以觀測範圍廣泛的奈米材料，諸如奈米微粒、奈米結構甚至是液體中的生物樣本等。Park表示，即時觀測液體中的化學反應是物理學家與化學家的共同夢想，他們下一步計畫以此石墨烯5液槽觀察其他奈米微晶的成長。詳見Science 336, p.61 (2012)｜DOI:10.1126/science.1217654。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/49234
譯者:翁任賢(成功大學物理系)
責任編輯:劉家銘
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