Il grafene è composto da atomi di carbonio disposti in un modello simile all’intreccio di una ragnatela. Questo materiale spesso un atomo, è famoso per le sue molteplici proprietà straordinarie, come l’estrema resistenza e la notevole capacità di condurre l’elettricità.
Dalla sua scoperta, i ricercatori hanno cercato dei modi per personalizzare ulteriormente il grafene attraverso la manipolazione controllata della sua struttura atomica. Tuttavia, fino ad ora, tali modifiche sono state confermate solo localmente, a causa delle sfide nell’imaging a risoluzione atomica di grandi campioni e nell’analisi di grandi set di dati.
Ora un équipe che lavora con Jani Kotakoski all’Università di Vienna insieme a Nion Co. ha combinato un setup sperimentale costruito intorno a un microscopio a risoluzione atomica Nion UltraSTEM 100 e nuovi approcci all’imaging e all’analisi dei dati attraverso il machine learning per portare il controllo su scala atomica del grafene verso dimensioni di campioni macroscopici.
Grafene: atomi di carbonio: la manipolazione su scala atomica del materiale si avvicina al mondo macroscopico
L’esperimento inizia con la pulizia del grafene tramite irradiazione laser; in seguito è modificato in modo controllabile utilizzando l’irradiazione di ioni argon a bassa energia. Dopo aver trasferito il campione al microscopio sotto vuoto, è ripreso a risoluzione atomica con un algoritmo automatico. Le immagini registrate sono poi passate a una rete neurale che riconosce la struttura atomica fornendo una panoramica completa dell’alterazione su scala atomica del campione.
“La chiave per il successo dell’esperimento è stata la combinazione del nostro unico setup sperimentale con i nuovi algoritmi automatici di imaging e machine learning“; dichiara Alberto Trentino, l’autore principale dello studio. “Sviluppare tutti i pezzi necessari è stato un vero lavoro di squadra, e ora possono essere facilmente utilizzati per gli esperimenti di follow-up“. Continua.
Infatti, dopo questa modifica confermata su scala atomica del grafene su una vasta area, i ricercatori stanno già espandendo il metodo per impiegare le imperfezioni strutturali create per ancorare atomi di impurità alla struttura. “Siamo entusiasti della prospettiva di creare nuovi materiali che sono progettati a partire dal livello atomico, sulla base di questo metodo”; conclude Jani Kotakoski, il leader del team di ricerca.
