隨著新成果在Science雜志上發(fā)表，來自德克薩斯大學(xué)的Arturo Ponce教授向我們展示了他是如何開展他的諾獎(jiǎng)級(jí)工作的。通過使用日本電子的ARM系列球差校正電鏡，Ponce教授發(fā)現(xiàn)并表征了結(jié)構(gòu)類似石墨烯的二維材料——“硼墨烯”(borophene)。

用于觀察硼墨烯的ARM系列球差校正電鏡，攝于德克薩斯大學(xué)(2016.1.6)

　　“這真是激動(dòng)人心的一刻，”Ponce教授說道“這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)將會(huì)極大地促進(jìn)電子設(shè)備的發(fā)展。”

　　在2010年曼徹斯特大學(xué)的科學(xué)家們因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)石墨烯而獲得諾貝爾獎(jiǎng)，去年Arturo Ponce教授與Miguel Yacaman教授通過研究硼元素材料，又把這項(xiàng)工作向前推進(jìn)了一步。由于硼元素的原子半徑極小且質(zhì)量極輕，所以它比構(gòu)成石墨烯的碳元素更難以表征。得益于德克薩斯大學(xué)ARM球差矯正電鏡的強(qiáng)大機(jī)能，這項(xiàng)研究工作得以順利的展開。

　　但從使用角度來說，小而輕的單層硼元素——硼墨烯對(duì)于電子設(shè)備的進(jìn)步具有很高的實(shí)用價(jià)值。由于極薄，硼墨烯能夠如半導(dǎo)體一樣傳輸各向異性的電子信號(hào)，且其傳輸?shù)乃俣葘⑦h(yuǎn)大于其他各類材料。類似的技術(shù)已被應(yīng)用于一些新型電子設(shè)備，比如Apple Watch。而硼墨烯的使用能夠讓這類設(shè)備變得更小、更快、更靈活。

　　“在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造中，我們總是試圖獲得更小的元器件”Ponce教授說“得益于超薄的硼墨烯材料，我們將可以讓一些電子器件更袖珍?！毕嘈旁谖磥淼?0年內(nèi)大家將會(huì)用到裝有硼墨烯器件的電子設(shè)備。

　　當(dāng)樣品極薄(比如硼墨烯或石墨烯這樣的單層材料)時(shí)，一般透射電鏡的掃描透射功能(STEM)經(jīng)常無法取得原子級(jí)別的分辨率，這還是在不考慮電子束輻照損傷的基礎(chǔ)上得到的結(jié)論。對(duì)于電子束敏感的輕元素(比如硼元素)來說，一切將變得更為困難。得益于ARM系列球差校正電鏡的環(huán)形明場(chǎng)探測(cè)功能(ABF)，有效的把信息量較小的“噪音”信號(hào)——透射電子與大角度散射電子信號(hào)濾去，成功的獲得了硼元素原子級(jí)別的ABF像，為研究的展開鋪平了道路。