Atom-by-atom nucleation and growth of graphene nanopores

纳米孔 石墨烯 成核 材料科学 原子单位 Atom(片上系统) 化学物理 纳米技术 基质(水族馆) 分子动力学 分子 原子探针 分子物理学
作者
Craig Russo,Jene Andrew Golovchenko
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [National Academy of Sciences]
卷期号:109 (16): 5953-5957 被引量:223
标识
DOI:10.1073/pnas.1119827109
摘要

Graphene is an ideal thin membrane substrate for creating molecule-scale devices. Here we demonstrate a scalable method for creating extremely small structures in graphene with atomic precision. It consists of inducing defect nucleation centers with energetic ions, followed by edge-selective electron recoil sputtering. As a first application, we create graphene nanopores with radii as small as 3 Å, which corresponds to 10 atoms removed. We observe carbon atom removal from the nanopore edge in situ using an aberration-corrected electron microscope, measure the cross-section for the process, and obtain a mean edge atom displacement energy of 14.1 ± 0.1 eV. This approach does not require focused beams and allows scalable production of single nanopores and arrays of monodisperse nanopores for atomic-scale selectively permeable membranes.
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