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中科院沈陽自動化所利用納米操作機器人可控加工石墨烯獲新成果

http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-07 14:11:22

  國際期刊《應用物理快報》(Applied Physics Letters)最新一期以封麵論文的形式發表了中科院沈陽自動化研究所微納米課題組利用納米操作機器人在石墨烯可控加工方麵取得的最新成果(Cutting Forces Related with Lattice Orientations of Graphene Using an Atomic Force Microscopy based Nanorobot,2012,101: 213101)。這是繼《科學通報》、《中國科學:物理學力學天文學》、Acta Physico-Chimica Sinica之後,微納米組科研成果再次獲得國內外權威期刊封麵刊載。

  石墨烯(Graphene)是一種由碳原子構成的單層片狀結構的二維納米材料,它於2004年被英國科學家Geim和Novoselov首次發現,兩位科學家因此被授予2010年nian諾nuo貝bei爾er物wu理li學xue獎jiang。石shi墨mo烯xi具ju有you超chao高gao的de載zai流liu子zi濃nong度du和he電dian子zi遷qian移yi率lv,並bing且qie電dian子zi穿chuan過guo石shi墨mo烯xi幾ji乎hu沒mei有you任ren何he阻zu力li,能neng耗hao極ji少shao,因yin此ci由you石shi墨mo烯xi加jia工gong而er成cheng的de納na米mi器qi件jian具ju備bei非fei凡fan的de性xing能neng,並bing迅xun速su成cheng為wei當dang前qian科ke技ji界jie的de研yan究jiu熱re點dian。

  由(you)於(yu)石(shi)墨(mo)烯(xi)的(de)物(wu)理(li)特(te)性(xing)與(yu)其(qi)幾(ji)何(he)構(gou)型(xing)密(mi)切(qie)相(xiang)關(guan),因(yin)此(ci)石(shi)墨(mo)烯(xi)的(de)可(ke)控(kong)裁(cai)剪(jian)技(ji)術(shu)是(shi)推(tui)進(jin)石(shi)墨(mo)烯(xi)器(qi)件(jian)化(hua)並(bing)走(zou)入(ru)實(shi)用(yong)化(hua)的(de)基(ji)本(ben)前(qian)提(ti)。目(mu)前(qian)科(ke)學(xue)界(jie)已(yi)經(jing)發(fa)展(zhan)出(chu)了(le)多(duo)種(zhong)石(shi)墨(mo)烯(xi)剪(jian)裁(cai)方(fang)法(fa),但(dan)是(shi)這(zhe)些(xie)方(fang)法(fa)多(duo)以(yi)開(kai)環(huan)模(mo)式(shi)為(wei)主(zhu),缺(que)乏(fa)必(bi)要(yao)的(de)信(xin)息(xi)反(fan)饋(kui)及(ji)精(jing)確(que)控(kong)製(zhi),阻(zu)礙(ai)著(zhe)可(ke)重(zhong)複(fu)、可ke控kong高gao精jing度du石shi墨mo烯xi幾ji何he構gou型xing加jia工gong的de實shi現xian。針zhen對dui該gai問wen題ti,機ji器qi人ren學xue國guo家jia重zhong點dian實shi驗yan室shi微wei納na米mi課ke題ti組zu與yu金jin屬shu所suo碳tan材cai料liao研yan究jiu部bu開kai展zhan合he作zuo研yan究jiu,以yi碳tan材cai料liao研yan究jiu部bu所suo提ti供gong的de石shi墨mo烯xi樣yang品pin為wei基ji礎chu,開kai展zhan了le基ji於yu納na米mi操cao作zuo機ji器qi人ren的de石shi墨mo烯xi可ke控kong加jia工gong研yan究jiu。

  此次《應用物理快報》封(feng)麵(mian)顯(xian)示(shi)的(de)是(shi)利(li)用(yong)納(na)米(mi)操(cao)作(zuo)機(ji)器(qi)人(ren)批(pi)量(liang)化(hua)加(jia)工(gong)石(shi)墨(mo)烯(xi)器(qi)件(jian)的(de)示(shi)意(yi)圖(tu)。該(gai)研(yan)究(jiu)表(biao)明(ming),由(you)於(yu)石(shi)墨(mo)烯(xi)晶(jing)格(ge)結(jie)構(gou)的(de)不(bu)對(dui)稱(cheng)性(xing),當(dang)探(tan)針(zhen)沿(yan)著(zhe)不(bu)同(tong)晶(jing)格(ge)方(fang)向(xiang)(zigzag或者armchair)進jin行xing切qie割ge時shi,將jiang感gan受shou到dao不bu同tong的de切qie割ge力li,這zhe一yi發fa現xian為wei建jian立li基ji於yu納na米mi力li反fan饋kui的de石shi墨mo烯xi切qie割ge方fang法fa奠dian定ding了le基ji礎chu,同tong時shi為wei實shi現xian晶jing格ge精jing度du的de石shi墨mo烯xi裁cai剪jian提ti供gong了le可ke行xing技ji術shu途tu徑jing,並bing將jiang使shi石shi墨mo烯xi納na米mi器qi件jian批pi量liang化hua加jia工gong成cheng為wei可ke能neng,將jiang極ji大da促cu進jin納na米mi製zhi造zao的de發fa展zhan進jin程cheng。

  自2009年開展此方向以來,研究團隊一直致力於納米操作機器人在石墨烯加工改性方麵的創新性研究,在石墨烯可控裝配方法、大氣環境下石墨烯原子精度觀測技術、石shi墨mo烯xi晶jing向xiang快kuai速su識shi別bie技ji術shu以yi及ji石shi墨mo烯xi缺que陷xian改gai性xing方fang法fa等deng方fang麵mian取qu得de了le一yi些xie重zhong要yao原yuan創chuang性xing成cheng果guo,為wei納na米mi操cao作zuo機ji器qi人ren在zai石shi墨mo烯xi納na米mi加jia工gong製zhi造zao領ling域yu開kai辟pi了le新xin的de道dao路lu。

  本研究的相關成果已陸續發表在Applied Physics Letters、Journal of Applied Physics、ACTA PHYS. SIN.、SCIENCE CHINA、IEEE-NANO、3M-Nano等國際權威知名期刊和國際會議上,並申請了相關發明專利。

  該研究受到了國家自然科學基金、中國科學院和機器人學國家重點實驗室的大力支持。

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