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斥資30億！重慶大學(xué)首個(gè)大科學(xué)裝置表現(xiàn)出色，今日Nature Nanotechnology！

成果介紹

范德華(vdW)材料的堆疊工程是量子器件中控制拓?fù)潆娮酉辔坏挠行Х椒ā⒃忧度氲絭dW材料中，可以在原子尺度上調(diào)節(jié)堆疊結(jié)構(gòu)。

重慶大學(xué)酈盟、唐文新，東京大學(xué)Ryota Akiyama，墨爾本大學(xué)Jefferson Zhe Liu等人利用原位像差校正低能電子顯微鏡結(jié)合理論建模，報(bào)道了Li嵌入到SiC(0001)上的拓?fù)涫?緩沖層中，驅(qū)動(dòng)與堆疊順序變化相關(guān)的動(dòng)態(tài)拓?fù)洚牨?TDW)運(yùn)動(dòng)。

作者觀察到順序和選擇性的Li嵌入，從拓?fù)浣徊纥c(diǎn)(AA堆疊)開(kāi)始，然后有選擇地?cái)U(kuò)展到AB堆疊域。Li的嵌入局部改變了疇的堆疊順序?yàn)锳A，進(jìn)而改變了鄰近的TDW堆疊順序，連續(xù)的嵌入驅(qū)動(dòng)了整個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的演化。

該工作揭示了受堆疊拓?fù)浔Ｗo(hù)的移動(dòng)TDWs，為通過(guò)原子嵌入控制堆疊結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。這些發(fā)現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)嵌入驅(qū)動(dòng)的vdW電子器件開(kāi)辟了新的途徑。

相關(guān)工作以Dynamic topological domain walls driven by lithium intercalation in graphene為題在Nature Nanotechnology上發(fā)表論文。

圖文介紹

圖1. 在SiC(0001)上外延生長(zhǎng)的原始石墨烯中的堆疊疇

圖2. Li嵌入與脫嵌的動(dòng)態(tài)觀察

圖3. 石墨烯/緩沖層間的疇選擇性Li嵌入

圖4. Li嵌入后拓?fù)淙毕莸膭?dòng)態(tài)演化

圖5. 從原子水平理解堆疊結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變與TDWs演化

在這項(xiàng)工作中，作者使用原位像差校正低能電子顯微鏡，報(bào)告了在SiC(0001)基底上的石墨烯/緩沖層中嵌入Li后令人驚訝的復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)演變的證據(jù)。DFT和分子動(dòng)力學(xué)模擬提供了關(guān)于Li嵌入后從AB到AA的堆疊順序轉(zhuǎn)變以及由此導(dǎo)致的TDWs堆疊順序變化的分子見(jiàn)解。

這些TDWs的特性可以通過(guò)在納米尺度上操縱它們來(lái)實(shí)現(xiàn)潛在的應(yīng)用，如非易失性堆疊相存儲(chǔ)器、手性邊緣計(jì)算設(shè)備和二維磁性設(shè)備等。同時(shí)，該發(fā)現(xiàn)有助于理解Li嵌入動(dòng)力學(xué)和石墨電池電極中由此產(chǎn)生的電荷行為。

重慶大學(xué)首個(gè)大科學(xué)裝置

據(jù)報(bào)道，該文采用原位超高真空(UHV)像差校正低能電子顯微鏡(LEEM)，以高空間分辨率實(shí)時(shí)直接成像在SiC(0001)上的外延石墨烯中Li嵌入和脫嵌過(guò)程。LEEM測(cè)量是在重慶大學(xué)使用多電子源的像差校正LEEM進(jìn)行的，其成像空間分辨率低于2 nm。

據(jù)重慶大學(xué)官網(wǎng)介紹，超瞬態(tài)裝置實(shí)驗(yàn)室（Chongqing University -Laboratory for Ultrafast Transient Facility，英文簡(jiǎn)稱“LUTF”，中文簡(jiǎn)稱“超瞬態(tài)實(shí)驗(yàn)室”）,是重慶大學(xué)根據(jù)超瞬態(tài)實(shí)驗(yàn)裝置預(yù)研建設(shè)等工作需要，于2022年1月調(diào)整成立的實(shí)體化科研機(jī)構(gòu)，主要負(fù)責(zé)超瞬態(tài)實(shí)驗(yàn)裝置預(yù)研關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、預(yù)研工程建設(shè)和組織管理運(yùn)行等工作。

實(shí)驗(yàn)室下設(shè)研究中心和管理服務(wù)中心。研究中心包括電子顯微鏡、加速器、儲(chǔ)存環(huán)、束線站等多個(gè)研究部，是承擔(dān)裝置關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)的重要載體；管理服務(wù)中心包括綜合事務(wù)部、建設(shè)管理部、科研事業(yè)部，負(fù)責(zé)大科學(xué)裝置培育建設(shè)日常管理和具體協(xié)調(diào)工作。超瞬態(tài)裝置實(shí)驗(yàn)室主任為唐文新教授。

認(rèn)識(shí)一下，超瞬態(tài)實(shí)驗(yàn)裝置！據(jù)重慶日?qǐng)?bào)、重慶市人民政府發(fā)布，該裝置由重慶大學(xué)牽頭建設(shè)，是重慶首個(gè)大科學(xué)裝置，也是國(guó)際上首次提出兩種探針相互耦合的大科學(xué)裝置。

文獻(xiàn)信息

Dynamic topological domain walls driven by lithium intercalation in graphene，Nature Nanotechnology，2023.

https://www.nature.com/articles/s41565-023-01463-7

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