空氣濕度對(duì)探針與石墨烯表面相互作用的影響

摘 要：利用原子力顯微鏡（AFM）研究了高定向熱解石墨（HOPG）表面吸附液體水分子后，針尖在連續(xù)掃描該表面過(guò)程中，非常容易將最上層表面翻折，上下兩層碳原子層之間形成扭轉(zhuǎn)角，從而產(chǎn)生長(zhǎng)程有序的Moire條紋的現(xiàn)象。通過(guò)系統(tǒng)分析針尖和石墨表面相互作用力發(fā)現(xiàn)，空氣濕度的改變，對(duì)石墨表面的毛細(xì)作用力有較明顯的改變。因此，成為影響探針?lè)D(zhuǎn)單層石墨烯程度的一個(gè)重要因素。通過(guò)已有模型擬合了空氣相對(duì)濕度與樣品掃描前后高度差之間的關(guān)系曲線圖。

關(guān)鍵詞：空氣濕度；原子力顯微鏡；掃描探針；高定向石墨表面；相互作用力

石墨烯自問(wèn)世以來(lái)便憑借其優(yōu)越的物理特性成為研究熱點(diǎn)。石墨烯厚度在納米量級(jí)，所以掃描觀測(cè)時(shí)必須借助AFM及STM等工具。而大氣環(huán)境下，掃描樣品表面會(huì)吸附水分子并形成薄膜。1993年，加利福尼亞大學(xué)的barbara小組[1]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，潮濕空氣下，針尖和很薄的水層接觸將產(chǎn)生較強(qiáng)毛細(xì)作用力，導(dǎo)致所得形貌圖產(chǎn)生較大改變，他們把樣品短暫的形貌變形歸咎于STM針尖和樣品之間的毛細(xì)作用。

顯然，不同的空氣濕度下，石墨烯表面會(huì)凝結(jié)出一層不同厚度的水膜，因此在利用STM等工具對(duì)石墨烯進(jìn)行觀測(cè)的過(guò)程中，觀測(cè)結(jié)果收到的影響也應(yīng)該不同。這為我們的研究提供了一定的方向。

3 結(jié)束語(yǔ)

文章通過(guò)理論分析，解釋了不同濕度下針尖對(duì)樣品最上層表面的操縱和翻折的機(jī)理，研究發(fā)現(xiàn)，空氣濕度從50%到70%的變化過(guò)程中，最上層表面的翻折高度先增加后減小，在空氣濕度約為60%時(shí)達(dá)到最大。

參考文獻(xiàn)

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