當(dāng)我們考慮到與未來(lái)的聯(lián)系，全球向太陽(yáng)能和風(fēng)能、觸覺(jué)虛擬現(xiàn)實(shí)或合成神經(jīng)元的過(guò)渡時(shí)，不乏出現(xiàn)很多偉大的想法。有關(guān)于材料的想法例如制造鋰離子電池，光電和氫燃料電池的能力，游走在概念和現(xiàn)實(shí)之間。

進(jìn)入二維材質(zhì)，是創(chuàng)新的最新一步。由一層原子組成的二維材料，如石墨烯和磷烯，展現(xiàn)出新的性質(zhì)，具有深遠(yuǎn)的潛力。這些材料可以像樂(lè)高積木一樣組合在一起，為未來(lái)的產(chǎn)品提供連接，包括傳遞電力和人的新方式，更有效的能源傳輸，以及道路和天空中的太陽(yáng)能和風(fēng)能車輛。

喬治亞大學(xué)研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)研究宣布，一種新的納米成像技術(shù)的成功應(yīng)用，將使研究人員首次在納米尺度上全面測(cè)試和識(shí)別這些材料。現(xiàn)在，有一種方法可以在很小的范圍內(nèi)用新材料來(lái)試驗(yàn)我們的大創(chuàng)意。

“基礎(chǔ)科學(xué)小規(guī)模的導(dǎo)電性，光發(fā)射，結(jié)構(gòu)變化發(fā)生在納米尺度上，”蘇珊·達(dá)舍和查爾斯·達(dá)舍醫(yī)學(xué)博士，富蘭克林文理學(xué)院的物理學(xué)教授，也是這篇新論文的主要作者尤漢內(nèi)斯·阿巴特說(shuō)，這一新工具使我們能夠以前所未有的特異性和分辨率將所有這些結(jié)合起來(lái)。

他說(shuō)：“由于我們不能用傳統(tǒng)的方法看到原子，我們需要發(fā)明新的工具來(lái)可視化它們。高光譜成像技術(shù)使科學(xué)家能夠在基本長(zhǎng)度尺度上同時(shí)檢測(cè)電性能、光學(xué)性能和機(jī)械性能。”

這項(xiàng)高光譜成像研究得到了美國(guó)空軍和國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的資助。研究人員創(chuàng)造了一種由兩種半導(dǎo)體拼接而成的單原子厚的薄膜，類似于組裝一個(gè)原子樂(lè)高玩具，具有傳統(tǒng)厚材料所沒(méi)有的特性。對(duì)于單原子厚的晶體，每個(gè)原子都暴露在表面，結(jié)合了原子的性質(zhì)，產(chǎn)生了新的性質(zhì)。

阿巴特說(shuō)：“材料科學(xué)的核心是需要了解新材料的基本特性，否則就不可能利用它們的獨(dú)特特性。這項(xiàng)技術(shù)使我們離能夠?qū)⑦@些材料用于許多潛在應(yīng)用更近了一步。”

其中包括各種形式的電子或發(fā)光系統(tǒng)應(yīng)用。阿巴特說(shuō)，迄今為止，如何同時(shí)驗(yàn)證單原子厚材料的原子組成、導(dǎo)電性和光響應(yīng)的微小變化的影響一直是一個(gè)挑戰(zhàn)。

諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主理查德·費(fèi)曼早在20世紀(jì)60年代就設(shè)想了納米技術(shù)，他預(yù)言，隨著科學(xué)家能夠選擇和替換某些種類的原子，他們將能夠制造出幾乎任何可以想象的材料。

阿巴特說(shuō)：“半個(gè)多世紀(jì)過(guò)去了，我們還沒(méi)有到那里，但在我們所處的地方，我們可以將它們形象化，在這種規(guī)模上，可能會(huì)出現(xiàn)新的問(wèn)題，我們必須理解這些性質(zhì)，作為理解大規(guī)模材料性質(zhì)的一部分，然后才能使用它們。”

這篇論文發(fā)表在ACSNano雜志上。