Дзякуй за наведванне Nature.com.Вы выкарыстоўваеце версію браўзера з абмежаванай падтрымкай CSS.Для найлепшага вопыту мы рэкамендуем вам выкарыстоўваць абноўлены браўзер (або адключыць рэжым сумяшчальнасці ў Internet Explorer).Акрамя таго, каб забяспечыць пастаянную падтрымку, мы паказваем сайт без стыляў і JavaScript.
Карэляцыя атамных канфігурацый, асабліва ступені беспарадку (DOD) аморфных цвёрдых целаў з уласцівасцямі, з'яўляецца важнай сферай інтарэсаў у матэрыялазнаўстве і фізіцы кандэнсаванага асяроддзя з-за цяжкасці вызначэння дакладных пазіцый атамаў у трохмерным асяроддзі. структуры1,2,3,4., Старая таямніца, 5. З гэтай мэтай 2D-сістэмы дазваляюць зразумець таямніцу, дазваляючы непасрэдна адлюстроўваць усе атамы 6,7.Прамая візуалізацыя аморфнага аднаслаёвага вугляроду (AMC), вырашчанага метадам лазернага нанясення, вырашае праблему атамнай канфігурацыі, падтрымліваючы сучасны погляд на крышталіты ў шкляных цвёрдых целах, заснаваны на тэорыі выпадковых сетак8.Аднак прычынная сувязь паміж структурай атамнага маштабу і макраскапічнымі ўласцівасцямі застаецца незразумелай.Тут мы паведамляем аб лёгкай наладзе DOD і праводнасці ў тонкіх плёнках AMC шляхам змены тэмпературы росту.У прыватнасці, парогавая тэмпература піролізу з'яўляецца ключавой для вырошчвання токаправодных AMC з зменным дыяпазонам скачкоў сярэдняга парадку (MRO), у той час як павышэнне тэмпературы на 25°C прыводзіць да таго, што AMC губляюць MRO і становяцца электраізаляцыйнымі, павялічваючы супраціў ліста. матэрыялу ў 109 разоў.У дадатак да візуалізацыі моцна скажоных нанакрышталітаў, убудаваных у бесперапынныя выпадковыя сеткі, электронная мікраскапія з атамным раздзяленнем выявіла наяўнасць/адсутнасць MRO і залежную ад тэмпературы шчыльнасць нанакрышталітаў, два параметры парадку, прапанаваныя для поўнага апісання DOD.Лікавыя разлікі ўстанавілі карту праводнасці як функцыю гэтых двух параметраў, непасрэдна звязваючы мікраструктуру з электрычнымі ўласцівасцямі.Наша праца ўяўляе сабой важны крок да разумення ўзаемасувязі паміж структурай і ўласцівасцямі аморфных матэрыялаў на фундаментальным узроўні і адкрывае шлях для электронных прылад, якія выкарыстоўваюць двухмерныя аморфныя матэрыялы.
Усе адпаведныя даныя, атрыманыя і/або прааналізаваныя ў гэтым даследаванні, даступныя ў адпаведных аўтараў па абгрунтаваным запыце.
Код даступны на GitHub (https://github.com/vipandyc/AMC_Monte_Carlo; https://github.com/ningustc/AMCProcessing).
Sheng, HW, Luo, VK, Alamgir, FM, Bai, JM і Ma, E. Атамная ўпакоўка і кароткі і сярэдні заказ у металічных шклянках.Nature 439, 419–425 (2006).
Грир, А.Л., у фізічнай металургіі, 5-е выд.(рэд. Laughlin, DE і Hono, K.) 305–385 (Elsevier, 2014).
Ju, WJ і інш.Рэалізацыя монослоя вугляроду бесперапыннага ўмацавання.навука.Пашыраны 3, e1601821 (2017).
Toh, KT і інш.Сінтэз і ўласцівасці саманясучага монаслою аморфнага вугляроду.Nature 577, 199–203 (2020).
Шор, С. і Вайдэнталер, К. (рэд.) Крышталаграфія ў матэрыялазнаўстве: ад узаемаадносін структура-ўласцівасць да інжынерыі (De Gruyter, 2021).
Ян, Ю. і інш.Вызначце трохмерную структуру атама аморфных цвёрдых цел.Nature 592, 60–64 (2021).
Kotakoski J., Krasheninnikov AV, Kaiser W. і Meyer JK Ад кропкавых дэфектаў у графене да двухмернага аморфнага вугляроду.фізіка.Вялебны Райт.106, 105505 (2011).
Эдэр Ф.Р., Катакоскі Дж., Кайзер В. і Меер Дж.К. Шлях ад парадку да беспарадку — атам за атамам ад графена да двухмернага вугляроднага шкла.навука.Дом 4, 4060 (2014).
Хуан, П.Ю.і інш.Візуалізацыя перагрупоўкі атамаў у 2D-крэмнезевым шкле: назірайце за танцам сілікагеля.Навука 342, 224–227 (2013).
Лі Х. і інш.Сінтэз высакаякасных і аднастайных графенавых плёнак вялікай плошчы на ​​меднай фальзе.Навука 324, 1312–1314 (2009).
Рэйна, А. і інш.Стварэнне нізкаслаёвых графенавых плёнак вялікай плошчы на ​​адвольных падкладках шляхам хімічнага нанясення з паравай фазы.Наналет.9, 30–35 (2009).
Нандамуры Г., Румімаў С. і Саланкі Р. Хімічнае асаджэнне з паравай фазы графенавых тонкіх плёнак.Нанатэхналогіі 21, 145604 (2010).
Кай, Дж. і інш.Выраб графенавых нанастужак з узыходзячай атамнай дакладнасцю.Nature 466, 470–473 (2010).
Колмер М. і інш.Рацыянальны сінтэз графеновых нанастужак атамнай дакладнасці непасрэдна на паверхні аксідаў металаў.Навука 369, 571–575 (2020).
Язіеў А. В. Метадычныя рэкамендацыі па разліку электронных уласцівасцей графенавых нанастужак.хімія захоўвання.назапашвальны бак.46, 2319–2328 (2013).
Jang, J. і інш.Вырошчванне цвёрдых графенавых плёнак з бензолу пры нізкіх тэмпературах метадам хімічнага асаджэння з пара пры атмасферным ціску.навука.Дом 5, 17955 (2015).
Чой, JH і інш.Значнае зніжэнне тэмпературы росту графена на медзі з-за ўзмоцненай лонданскай сілы дысперсіі.навука.Дом 3, 1925 (2013).
Ву, Т. і інш.Бесперапынныя графенавыя плёнкі, сінтэзаваныя пры нізкай тэмпературы шляхам увядзення галагенаў у якасці зародкаў насення.Нанамаштаб 5, 5456–5461 (2013).
Zhang, PF і інш.Зыходныя B2N2-перылены з рознай арыентацыяй BN.Энджы.Хімічны.унутраная Рэд.60, 23313–23319 (2021).
Malar, LM, Pimenta, MA, Dresselhaus, G. і Dresselhaus, MS Раманаўская спектраскапія ў графене.фізіка.Прадстаўнік 473, 51–87 (2009).
Egami, T. & Billinge, SJ Beneath the Bragg Peaks: Structural Analysis of Complex Materials (Elsevier, 2003).
Сюй, З. і інш.In situ TEM паказвае электраправоднасць, хімічныя ўласцівасці і змены сувязі ад аксіду графена да графена.ACS Nano 5, 4401–4406 (2011).
Wang, WH, Dong, C. & Shek, CH Аб'ёмныя металічныя шклянкі.alma mater.навука.праект.44, 45–89 (2004).
Мот Н.Ф. і Дэвіс Э.А. Электронныя працэсы ў аморфных матэрыялах (Oxford University Press, 2012).
Кайзер А. Б., Гомес-Навара С., Сундарам Р. С., Бургард М. і Керн К. Механізмы праводнасці ў хімічна дэрыватызаваных монослоях графена.Наналет.9, 1787–1792 (2009).
Амбегаокар В., Гальперын Б.І., Лангер Я.С. Скачкавая праводнасць у неўпарадкаваных сістэмах.фізіка.Рэд.B 4, 2612–2620 (1971).
Капко В., Драболд Д.А., Торп М.Ф. Электронная структура рэалістычнай мадэлі аморфнага графена.фізіка.State Solidi B 247, 1197–1200 (2010).
Thapa, R., Ugwumadu, C., Nepal, K., Trembly, J. & Drabold, DA Ab initio мадэляванне аморфнага графіту.фізіка.Вялебны Райт.128, 236402 (2022).
Мотт, Праводнасць у аморфных матэрыялах NF.3. Лакалізаваныя стану ў псеўдашчыліне і каля канцоў зоны праводнасці і валентнай зоны.філосаф.маг.19, 835–852 (1969).
Туан Д. В. і інш.Ізаляцыйныя ўласцівасці аморфных графенавых плёнак.фізіка.Рэдакцыя B 86, 121408 (R) (2012).
Лі, Ю., Інам, Ф., Кумар, А., Торп, М. Ф. і Драболд, Д. А. Пяцікутныя зморшчыны ў лісце аморфнага графена.фізіка.State Solidi B 248, 2082–2086 (2011).
Лю, Л. і інш.Гетероэпитаксиальный рост двухмернага шасцікутнага нітрыду бору з графенавымі рэбрамі.Навука 343, 163–167 (2014).
Імада І., Фухіморы А. і Такура Ю. Пераход метал-ізалятар.Святар Mod.фізіка.70, 1039–1263 (1998).
Siegrist T. і інш.Лакалізацыя беспарадку ў крышталічных матэрыялах з фазавым пераходам.Нацыянальная alma mater.10, 202–208 (2011).
Крыванек, О. Л. і інш.Паатамны структурны і хімічны аналіз з дапамогай кальцавой электроннай мікраскапіі ў цёмным полі.Nature 464, 571–574 (2010).
Крэс, Г. і Фуртмюлер, Дж. Эфектыўная ітэрацыйная схема для першапачатковага разліку агульнай энергіі з выкарыстаннем базісных набораў плоскіх хваль.фізіка.Рэд.B 54, 11169–11186 (1996).
Крэс, Г. і Жубер, Д. Ад звышмяккіх псеўдапатэнцыялаў да хвалевых метадаў з узмацненнем праектара.фізіка.Рэд.B 59, 1758–1775 (1999).
Перд'ю, Дж.П., Бёрк, К., і Эрнцэрхоф, М. Апраксімацыі абагульненага градыенту прасцей.фізіка.Вялебны Райт.77, 3865–3868 (1996).
Грым С., Энтані Дж., Эрліх С. і Крыг Х. Паслядоўная і дакладная пачатковая параметрізацыя функцыянальнай дысперсійнай карэкцыі шчыльнасці (DFT-D) 94-элементнага H-Pu.Ж. Хімія.фізіка.132, 154104 (2010).
Гэтая праца была падтрымана Нацыянальнай праграмай даследаванняў і распрацовак Кітая (2021YFA1400500, 2018YFA0305800, 2019YFA0307800, 2020YFF01014700, 2017YFA0206300), Нацыянальным фондам натуральных навук Кітая (U1932153, 51872285, 1197). 4001, 22075001, 11974024, 11874359, 92165101, 11974388, 51991344) , Пекінскі фонд натуральных навук (2192022, Z190011), Пекінская праграма заслужаных маладых навукоўцаў (BJJWZYJH01201914430039), Праграма даследаванняў і распрацовак правінцыі Гуандун (2019B010934001), Стратэгічная пілотная праграма Кітайскай акадэміі навук, грант № XDB33000000 і Кітай акадэміі навук Гранічны план асноўных навуковых даследаванняў (QYZDB-SSW-JSC019).JC дзякуе Пекінскаму фонду натуральных навук Кітая (JQ22001) за падтрымку.LW дзякуе Асацыяцыі садзейнічання моладзевым інавацыям Кітайскай акадэміі навук (2020009) за падтрымку.Частка работ была праведзена ў прыладзе стабільнага моцнага магнітнага поля Лабараторыі моцнага магнітнага поля Акадэміі навук Кітая пры падтрымцы Лабараторыі моцнага магнітнага поля правінцыі Аньхой.Вылічальныя рэсурсы забяспечваюцца суперкампутарнай платформай Пекінскага ўніверсітэта, Шанхайскім суперкамп'ютарным цэнтрам і суперкампутарам Tianhe-1A.
Гэтыя аўтары ўнеслі роўны ўклад: Huifeng Tian, ​​​​Yinhang Ma, Zhenjiang Li, Mouyang Cheng, Shoucong Ning.
Huifeng Tian, ​​​​Zhenjian Li, Juijie Li, PeiChi Liao, Shulei Yu, Shizhuo Liu, Yifei Li, Xinyu Huang, Zhixin Yao, Li Lin, Xiaoxui Zhao, Ting Lei, Yanfeng Zhang, Yanlong Hou і Lei Liu
Школа фізікі, Ключавая лабараторыя фізікі вакууму, Універсітэт Кітайскай акадэміі навук, Пекін, Кітай
Дэпартамент матэрыялазнаўства і інжынерыі, Нацыянальны універсітэт Сінгапура, Сінгапур, Сінгапур
Пекінская нацыянальная лабараторыя малекулярных навук, Школа хіміі і малекулярнай інжынерыі, Пекінскі ўніверсітэт, Пекін, Кітай
Пекінская нацыянальная лабараторыя фізікі кандэнсаванага асяроддзя, Інстытут фізікі Кітайскай акадэміі навук, Пекін, Кітай