MXenes 中原子级定义孔隙的直接制备
材料科学
2023-11-30 v1
摘要
在原子级薄二维材料中受控制备纳米孔，为制造离子传输、纳滤和 DNA 传感所需的稳健膜提供了途径。已有的纳米孔制备技术依赖于等离子体刻蚀或电子、离子直接辐照；然而，像差校正扫描透射电子显微镜（STEM）兼具高度高能、亚埃尺寸电子束用于原子操纵与原子级分辨率成像的优势。在此，我们利用一种具有实时原子可视化的自动纳米孔制备方法来增强对束致转变的机理理解。此外，开发了电子束模拟技术 Electron-Beam Simulator（E-BeamSim），以观察电子束辐照引起的原子运动与相互作用。以二维 MXene Ti3C2Tx 为对象，我们通过追踪原子转变路径探究了温度对纳米孔制备的影响，发现室温下电子束辐照引起原子随机位移，并导致钛原子在纳米孔边缘堆积。该堆积在 E-BeamSim 模拟中于 MXene 单层中小刻蚀区域周围得到证实与展示。在升高温度下，MXene 表面官能团被有效去除，原子迁移率增加，从而导致原子逐层选择性移除的原子转变。通过可控制造中的电子束铣削制备，所制备缺陷的生产与表征可在未来工作中被更好理解。本工作可推动功能化 MXene 层内缺陷工程技术的发展。
引用
@article{arxiv.2311.17864,
title = {Direct Fabrication of Atomically Defined Pores in MXenes},
author = {Matthew G. Boebinger and Dundar E. Yilmaz and Ayana Ghosh and Sudhajit Misra and Tyler S. Mathis and Sergei V. Kalinin and Stephen Jesse and Yury Gogotsi and Adri C. T. van Duin and Raymond R. Unocic},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.17864},
year = {2023}
}
备注
Experimental and simulations on the electron beam interactions with MXene monolayers to form nanopores as a function of temperature