用原子力显微镜揭示二维材料中隐藏的变换

克罗地亚萨格勒布物理研究所的研究人员与国际合作伙伴合作，展示了可视化先进材料原子尺度变化的新方法。

如何在不使用原子精确工具的情况下检测到只有一个原子厚的材料内部发生的事情？

这是克罗地亚萨格勒布物理研究所的一个科学家团队着手解决的挑战。有趣的是，他们成功地使用了先进的原子力显微镜，基于原子力显微镜的方法——传统上认为这种技术对于这项任务来说不够准确。

他们的研究发表在《物理化学快报杂志》上，展示了如何使用基于AFM的方法来可视化石墨烯和二硫化钼（MoS2）等超薄材料中的插层过程。这是一个重要的发现，有助于理解如何定制2D材料的特性，以用于从柔性电子到量子技术的各个领域。

该项目的首席研究员IvaŠrut Rakić博士说：“我们表明，你不需要原子分辨技术来检测原子尺度现象。”。“通过正确的方法，即使是像AFM这样的工具也可以准确地告诉你材料在哪里以及如何变化。”

插层是一种操纵材料电子、光学和机械性能的强大方法。但到目前为止，检测它一直依赖于复杂而昂贵的技术，如扫描隧道显微镜或光电发射，这些技术在规模、范围和实用性方面都有限。

该团队的方法在几种先进模式下使用AFM，包括开尔文探针力显微镜和光诱导力显微镜。这些方法测量表面电位、刚度、粘附力甚至光学响应的变化，以确定硫原子在MoS层下的嵌入位置₂ 以及石墨烯。

这些细微的变化，肉眼看不见，传统AFM形貌几乎检测不到，现在可以清楚地绘制出来。更令人印象深刻的是，这是在暴露在空气中的样品上完成的，而不是在超高真空中密封的。

该论文的共同第一作者Karmen Kapustić说：“这使得我们的方法更容易使用和通用。”。“它可以用于现实世界的材料，而不仅仅是完美的实验室培养的样品。”

随着全球对更薄、更轻、更节能的下一代纳米材料的需求增长，在原子水平上控制其行为的能力变得至关重要。插层是最有前景的方法之一，但前提是我们能够可靠地检测和理解它。

这项研究表明，你不需要超专业的工具来获得原子级的见解。通过仔细的测量和巧妙的分析，AFM等更大规模的技术可以揭示2D材料中隐藏的过程。

合著者Cosme G.Ayani说：“我们正在将原子尺度的洞察力带入现实世界的样本中。”。“这就是让这件事真正令人兴奋的地方。”