Salamat sa pagbisita sa Nature.com.Gumagamit ka ng bersyon ng browser na may limitadong suporta sa CSS.Para sa pinakamagandang karanasan, inirerekomenda namin na gumamit ka ng na-update na browser (o huwag paganahin ang Compatibility Mode sa Internet Explorer).Bilang karagdagan, upang matiyak ang patuloy na suporta, ipinapakita namin ang site na walang mga istilo at JavaScript.
Ang ugnayan ng mga pagsasaayos ng atom, lalo na ang antas ng kaguluhan (DOD) ng mga amorphous solid na may mga katangian, ay isang mahalagang lugar ng interes sa mga materyal na agham at pisika ng condensed matter dahil sa kahirapan sa pagtukoy ng eksaktong mga posisyon ng mga atom sa tatlong-dimensional. istruktura1,2,3,4., Isang lumang misteryo, 5. Sa layuning ito, ang mga 2D system ay nagbibigay ng pananaw sa misteryo sa pamamagitan ng pagpapahintulot sa lahat ng mga atom na direktang ipakita 6,7.Ang direktang imaging ng isang amorphous monolayer ng carbon (AMC) na lumago sa pamamagitan ng laser deposition ay nilulutas ang problema ng atomic configuration, na sumusuporta sa modernong pagtingin sa mga crystallite sa malasalamin na solids batay sa random na network theory8.Gayunpaman, ang sanhi ng kaugnayan sa pagitan ng istraktura ng atomic scale at macroscopic na mga katangian ay nananatiling hindi maliwanag.Dito nag-uulat kami ng madaling pag-tune ng DOD at conductivity sa mga manipis na pelikula ng AMC sa pamamagitan ng pagbabago ng temperatura ng paglago.Sa partikular, ang temperatura ng threshold ng pyrolysis ay susi para sa lumalaking conductive AMC na may variable na hanay ng medium order jumps (MRO), habang ang pagtaas ng temperatura ng 25°C ay nagiging sanhi ng pagkawala ng MRO ng mga AMC at nagiging electrically insulating, na nagpapataas ng resistensya ng sheet materyal sa 109 beses.Bilang karagdagan sa pag-visualize ng mataas na pangit na nanocrystallites na naka-embed sa tuluy-tuloy na random na mga network, ang atomic resolution ng electron microscopy ay nagsiwalat ng presensya / kawalan ng MRO at nanocrystallite density na umaasa sa temperatura, dalawang mga parameter ng order na iminungkahi para sa isang komprehensibong paglalarawan ng DOD.Itinatag ng mga numerical na kalkulasyon ang mapa ng conductivity bilang isang function ng dalawang parameter na ito, na direktang nauugnay ang microstructure sa mga electrical properties.Ang aming trabaho ay kumakatawan sa isang mahalagang hakbang tungo sa pag-unawa sa ugnayan sa pagitan ng istraktura at mga katangian ng mga materyal na walang hugis sa isang pangunahing antas at nagbibigay daan para sa mga elektronikong aparato gamit ang dalawang-dimensional na amorphous na materyales.
Ang lahat ng nauugnay na data na nabuo at/o nasuri sa pag-aaral na ito ay makukuha mula sa kani-kanilang mga may-akda sa makatwirang kahilingan.
Available ang code sa GitHub (https://github.com/vipandyc/AMC_Monte_Carlo; https://github.com/ningustc/AMCProcessing).
Sheng, HW, Luo, VK, Alamgir, FM, Bai, JM at Ma, E. Atomic packing at maikli at katamtamang pagkakasunud-sunod sa mga metal na baso.Kalikasan 439, 419–425 (2006).
Greer, AL, sa Physical Metallurgy, 5th ed.(eds. Laughlin, DE at Hono, K.) 305–385 (Elsevier, 2014).
Ju, WJ et al.Pagpapatupad ng tuluy-tuloy na hardening carbon monolayer.ang agham.Extended 3, e1601821 (2017).
Toh, KT et al.Synthesis at mga katangian ng isang self-supporting monolayer ng amorphous carbon.Kalikasan 577, 199–203 (2020).
Schorr, S. & Weidenthaler, K. (eds.) Crystallography sa Materials Science: Mula sa Structure-Property Relationships to Engineering (De Gruyter, 2021).
Yang, Y. et al.Tukuyin ang three-dimensional na atomic na istraktura ng amorphous solids.Kalikasan 592, 60–64 (2021).
Kotakoski J., Krasheninnikov AV, Kaiser W. at Meyer JK Mula sa mga point defect sa graphene hanggang sa dalawang-dimensional na amorphous na carbon.pisika.Reverend Wright.106, 105505 (2011).
Eder FR, Kotakoski J., Kaiser W., at Meyer JK Ang landas mula sa pagkakasunud-sunod patungo sa kaguluhan—atom sa pamamagitan ng atom mula sa graphene hanggang sa 2D carbon glass.ang agham.Bahay 4, 4060 (2014).
Huang, P.Yu.et al.Visualization ng atomic rearrangement sa 2D silica glass: manood ng silica gel dance.Science 342, 224–227 (2013).
Lee H. et al.Synthesis ng mataas na kalidad at pare-parehong malalaking lugar na graphene na pelikula sa copper foil.Science 324, 1312–1314 (2009).
Reina, A. et al.Gumawa ng mga low-layer, malalaking lugar na graphene film sa mga arbitrary na substrate sa pamamagitan ng chemical vapor deposition.Nanolet.9, 30–35 (2009).
Nandamuri G., Rumimov S. at Solanki R. Chemical vapor deposition ng graphene thin films.Nanotechnology 21, 145604 (2010).
Kai, J. et al.Fabrication ng graphene nanoribbons sa pamamagitan ng pataas na atomic precision.Kalikasan 466, 470–473 (2010).
Kolmer M. et al.Rational synthesis ng graphene nanoribbons ng atomic precision nang direkta sa ibabaw ng mga metal oxide.Science 369, 571–575 (2020).
Yaziev OV Mga Alituntunin para sa pagkalkula ng mga elektronikong katangian ng graphene nanoribbons.kimika ng imbakan.tangke ng imbakan.46, 2319–2328 (2013).
Jang, J. et al.Paglago ng mababang temperatura ng solid graphene films mula sa benzene sa pamamagitan ng atmospheric pressure chemical vapor deposition.ang agham.Bahay 5, 17955 (2015).
Choi, JH et al.Makabuluhang pagbawas sa temperatura ng paglago ng graphene sa tanso dahil sa pinahusay na puwersa ng pagpapakalat ng London.ang agham.Bahay 3, 1925 (2013).
Wu, T. et al.Patuloy na Mga Pelikulang Graphene na Na-synthesize sa Mababang Temperatura sa pamamagitan ng Pagpapakilala ng mga Halogen bilang Mga Binhi ng Mga Binhi.Nanoscale 5, 5456–5461 (2013).
Zhang, PF et al.Paunang B2N2-perylene na may iba't ibang oryentasyon ng BN.Angie.Kemikal.panloob na Ed.60, 23313–23319 (2021).
Malar, LM, Pimenta, MA, Dresselhaus, G. at Dresselhaus, MS Raman spectroscopy sa graphene.pisika.Kinatawan 473, 51–87 (2009).
Egami, T. & Billinge, SJ Beeath the Bragg Peaks: Structural Analysis of Complex Materials (Elsevier, 2003).
Xu, Z. et al.Sa situ TEM ay nagpapakita ng electrical conductivity, mga katangian ng kemikal, at mga pagbabago sa bono mula sa graphene oxide hanggang sa graphene.ACS Nano 5, 4401–4406 (2011).
Wang, WH, Dong, C. & Shek, CH Volumetric na metal na baso.alma mater.ang agham.proyekto.R Rep. 44, 45–89 (2004).
Mott NF at Davis EA Electronic na Proseso sa Amorphous Materials (Oxford University Press, 2012).
Kaiser AB, Gomez-Navarro C., Sundaram RS, Burghard M. at Kern K. Mga mekanismo ng pagpapadaloy sa chemically derivatized graphene monolayer.Nanolet.9, 1787–1792 (2009).
Ambegaokar V., Galperin BI, Langer JS Hopping conduction sa disordered system.pisika.Ed.B 4, 2612–2620 (1971).
Kapko V., Drabold DA, Thorp MF Electronic na istraktura ng isang makatotohanang modelo ng amorphous graphene.pisika.State Solidi B 247, 1197–1200 (2010).
Thapa, R., Ugwumadu, C., Nepal, K., Trembly, J. & Drabold, DA Ab initio modeling ng amorphous graphite.pisika.Reverend Wright.128, 236402 (2022).
Mott, Conductivity sa Amorphous Materials NF.3. Na-localize ang mga estado sa pseudogap at malapit sa mga dulo ng conduction at valence bands.pilosopo.mag.19, 835–852 (1969).
Tuan DV et al.Insulating properties ng amorphous graphene films.pisika.Rebisyon B 86, 121408(R) (2012).
Lee, Y., Inam, F., Kumar, A., Thorp, MF at Drabold, DA Pentagonal fold sa isang sheet ng amorphous graphene.pisika.State Solidi B 248, 2082–2086 (2011).
Liu, L. et al.Heteroepitaxial growth ng two-dimensional hexagonal boron nitride na may pattern na may graphene ribs.Science 343, 163–167 (2014).
Imada I., Fujimori A. at Tokura Y. Metal-insulator transition.Pari Mod.pisika.70, 1039–1263 (1998).
Siegrist T. et al.Lokalisasyon ng kaguluhan sa mga materyal na mala-kristal na may paglipat ng phase.Pambansang alma mater.10, 202–208 (2011).
Krivanek, OL et al.Atom-by-atom structural at chemical analysis gamit ang ring electron microscopy sa isang madilim na field.Kalikasan 464, 571–574 (2010).
Kress, G. at Furtmüller, J. Efficient iterative scheme para sa ab initio kabuuang pagkalkula ng enerhiya gamit ang plane wave basis sets.pisika.Ed.B 54, 11169–11186 (1996).
Kress, G. at Joubert, D. Mula sa ultrasoft pseudopotentials hanggang sa mga paraan ng wave na may projector amplification.pisika.Ed.B 59, 1758–1775 (1999).
Perdue, JP, Burke, C., at Ernzerhof, M. Generalized gradient approximation ginawang mas simple.pisika.Reverend Wright.77, 3865–3868 (1996).
Grimme S., Anthony J., Erlich S., at Krieg H. Pare-pareho at tumpak na paunang parameterization ng density functional variance correction (DFT-D) ng 94-element na H-Pu.J. Chemistry.pisika.132, 154104 (2010).
Ang gawaing ito ay suportado ng National Key R&D Program ng China (2021YFA1400500, 2018YFA0305800, 2019YFA0307800, 2020YFF01014700, 2017YFA0206300), ang National Natural Science Foundation ng 57, 2017 4001, 22075001, 11974024, 11874359, 92165101, 11974388, 51991344) , Beijing Natural Science Foundation (2192022, Z190011), Beijing Distinguished Young Scientist Program (BJJWZYJH01201914430039), Guangdong Provincial Key Area Research and Development Program (2019B010934001), Chinese Academy of Sciences Strategic Pilot Program, at China Academy of Sciences Strategic Pilot Program330, Grant No. Frontier Plan ng Pangunahing siyentipikong pananaliksik (QYZDB-SSW-JSC019).Nagpapasalamat si JC sa Beijing Natural Science Foundation of China (JQ22001) para sa kanilang suporta.LW ay nagpapasalamat sa Association for Promoting Youth Innovation ng Chinese Academy of Sciences (2020009) para sa kanilang suporta.Ang bahagi ng gawain ay isinagawa sa stable strong magnetic field device ng High Magnetic Field Laboratory ng Chinese Academy of Sciences sa suporta ng Anhui Province High Magnetic Field Laboratory.Ang mga mapagkukunan sa pag-compute ay ibinibigay ng Peking University supercomputing platform, Shanghai supercomputing center at Tianhe-1A supercomputer.
Эти авторы внесли равный вклад: Huifeng Tian, ​​​​Yinhang Ma, Zhenjiang Li, Mouyang Cheng, Shoucong Ning.
Huifeng Tian, ​​​​Zhenjian Li, Juijie Li, PeiChi Liao, Shulei Yu, Shizhuo Liu, Yifei Li, Xinyu Huang, Zhixin Yao, Li Lin, Xiaoxui Zhao, Ting Lei, Yanfeng Zhang, Yanlong Hou at Lei Liu
School of Physics, Vacuum Physics Key Laboratory, Unibersidad ng Chinese Academy of Sciences, Beijing, China
Department of Materials Science and Engineering, National University of Singapore, Singapore, Singapore
Beijing National Laboratory of Molecular Sciences, School of Chemistry at Molecular Engineering, Peking University, Beijing, China
Beijing National Laboratory para sa Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China