研究人员说通常可以对石墨烯和其他二维材料进行可靠的质量控制

石墨烯和其他单原子厚物质是一类奇观材料，全世界的研究人员都在研究它们的电子特性，以用于太阳能电池，新型半导体，传感器和储能等技术中的潜在应用。

将这些单层或二维材料设计成各种潜在用途的最大挑战是需要原子级原子的完美性和均匀性，而要在如此小的规模下实现却是艰巨而艰辛的工作，进行评估。

美国能源部艾姆斯实验室资深科学家，爱荷华州立大学物理学教授Michael C. Tringides说：“组装这些材料时，我们试图比大自然更聪明。”他研究了2-的独特性质。 D在石墨烯，石墨和其他碳涂层表面上生长的材料和金属。“为此，我们正在强迫原子以通常不会的方式进行组装。该领域的主要挑战之一是可靠地生产高质量的石墨烯和类似材料。”

Tringides和Ames实验室的其他科学家已经发现并证实了一种方法，可以作为一种简单而可靠的方法来测试石墨烯和其他2D材料的质量。它利用了表面电子衍射中非常宽广的背景(称为钟形组件(BSC))的优势，该背景与均匀图案化或“完美”的石墨烯紧密相关。

了解相关性对于在制造环境中对2D材料进行可靠的质量控制有影响。

“这一发现挑战了常规知识，但是这种奇怪现象与高质量石墨烯之间的相关性是显而易见的。在实际应用中，我们看到它扩展到了与石墨烯相似的其他高趣味二维材料，它们具有相同的均匀性层”。

去年，艾姆斯实验室的研究人员通过低能电子衍射(一种在物理学中通常用于研究固体材料表面的晶体结构的技术)发现，宽衍射图样可以可靠地证明二维材料的高质量。这是高质量石墨烯的一个特征，本质上潜伏在背景中，并且已在出版的研究中被忽略了，因为它与衍射研究普遍接受的恰恰相反-应该仅存在尖锐，明亮的衍射点。Tringides说，由于这一发现是违反直觉的，因此需要在不同的实验条件下进行进一步的研究，并了解BSC的起源。

首先，科学家通过在一系列高温下进行退火或加热来生长石墨烯，然后将BSC衍射的生长与其他通常公认的尖锐衍射斑的生长指标进行比较。宽衍射背景的演变紧密反映了较锐利的斑点，这证明它们是相关的。其次，该小组然后进行了实验，在石墨烯的表面和下方沉积了金属原子(在这种情况下为)。这种沉积过程称为嵌入，是科学家可以为特定功能定制二维材料的一种方法。在第二个实验中，科学家测量了插层过程中BSC的生长-当金属原子最初是无序的时候，BSC的生长很弱，然后随着金属原子卡入石墨烯和基底之间的位置而增加，从而形成均匀的层。因此，虽然BSC并不是教科书的衍射图，但其起因是教科书的量子力学-当电子被压缩成单层时，它们的波矢量必须扩散，从而产生了宽广的衍射图。