На сегодняшний день интерес к графену как к новому материалу для наноэлектроники, технологий NEMS и MEMS, а также как к объекту фундаментальных исследований всё больше и больше возрастает. Это связано с малой степенью изученности материалов на основе монослоёв графита. Значительную роль в изменении электрических, термических и механических свойств играют дефекты структуры. И если нанотрубки, фуллерены и дефекты в них уже подверглись серьёзным исследованиям, то аналогичные дефекты (дефекты Стоун-Уэльса, т.е. образование из двух шестичленных колец одного пяти- и одного семичленного, например) и их динамика в графене до сих пор оставались неизученными.
Авторы работы, опубликованной в NanoLetters, разработали методику съемки на просвечивающем электронном микроскопе, которая позволяет получить субангстремное разрешение при достаточно низком напряжении – 80 кВ.
На рисунке 1 представлены микрофотографии подготовленных образцов. На рисунке 2 в полной мере продемонстрированы возможности использованного подхода для TEM. Когда удалось зафиксировать необходимые параметры съёмки, приступили к самому интересному – созданию дефектов и отслеживанию их динамики. Выбранное место на графене подвергалось нагреву электронным пучком, в результате чего образовывались дефекты Стоун-Уэльса (рис.3). Было установлено, что множественные дефекты такого рода живут достаточно долго (~20 сек) и после процесса релаксации исчезают, так как монослой закреплён на подложке. Подробное изучение такого рода процессов позволит понять основы формирования нанотрубок и фуллеренов из графена.
Как сообщают авторы, разработанная ими методика TEM позволит исследовать с максимальным разрешением те структуры, которые являются неустойчивыми при использовании "обычной" электронной просвечивющей микроскопии с высоким напряжением, а также использовать плёнки графена в качестве калибровочных образцов.
