利用 FIB 辐照与自动化孔边缘分析进行高通量纳米孔制备及分类
材料科学
2022-05-30 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
大面积纳米孔钻蚀是当下最先进的纳米多孔二维膜制备方案中的主要瓶颈。此外，对所制备多孔膜的高质量结构及统计描述，是预测相应膜级渗透性能的关键。在本工作中，我们研究以 Xe 离子聚焦离子束作为在原子级薄、自支撑二硫化钼上进行可扩展、大面积纳米孔制备的工具。所提出的辐照方案能够设计具有可调孔隙率与孔尺寸以及在大面积基底上空间均匀性的超薄膜。所制备的纳米多孔膜通过扫描透射电子显微镜成像进行表征，并利用孔边缘检测脚本分析观测到的纳米孔几何形状。我们进一步证明，所获得的结构与统计资料可直接传递给计算与分析工具，以在单孔及膜级尺度上预测渗透性能。作为一个示例，通过广泛的全原子分子动力学模拟，研究了具有埃尺度孔的膜所涌现的水与离子流动特性。我们相信，此处所呈现的实验与分析方法的结合应能产生基于物理的准确性质估计，从而潜在地实现真正的功能按设计制备，用于诸如渗透发电、脱盐/过滤以及其应变可调版本等应用。
引用
@article{arxiv.2205.13661,
title = {High-throughput nanopore fabrication and classification using FIB irradiation and automated pore edge analysis},
author = {Michal Macha and Sanjin Marion and Mukesh Tripathi and Mukeshchand Thakur and Martina Lihter and Andras Kis and Alex Smolyanitsky and Aleksandra Radenovic},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.13661},
year = {2022}
}