グラフェン研究の加速

高度なグラフェン特性測定を可能にするブルカーのAFM

個々のグラフェン薄片を分析し、原子レベルまでのナノスケールの詳細情報が得られる原子間力顕微鏡は、ガイムとノボセロフのノーベル賞受賞によりグラフェン研究が本格的に開始されて以来、この分野に欠かせないテクニックとなっています。光学顕微鏡により位置を特定し、ブルカーの MultiMode® AFM により取得した初期のタッピングモードイメージでは、これまでは解析不可能だと考えられていた単層グラフェンが明確に観察されました。  

この発見後、グラフェン研究が爆発的に発展しました。ブルカーのAFMを用いた論文はこれまでに100本を超えています。こうした研究の例としては、グラフェンおよびグラフェンオキサイド生成に関する研究があり、特に大規模化可能なグラフェン製造を実現するためには、一貫した製品純度と欠陥密度の低さが重要となります。また、フレキシブルディスプレイや高速エレクトロニクスから、アクチュエーター、バイオセンサー、複合材料まで、グラフェン活用が見込まれるさまざまなアプリケーションも研究されています。

お客様のグラフェンアプリケーションについてお教えください。

高度な特性測定は、AFMを用いたグラフェン研究におけるエキサイティングな発見に大きく貢献しています。たとえば、ブルカー独自の PeakForce QNM® を用いた定量的機械特性マッピングにより、Chuら(J. Procedia Eng 36, 571 2012)はグラフェンの層化現象を明らかにしました。同じくLazarら(J. ACS Nano ASAP 2013)は、電気装置への応用する際に電極接合を制御するグラフェンと金属の相互作用を定量的に解析しました。そのほかの例としては、複合材料のナノスケール導電性分析(Bhaskar et al., J. Power Sources 216, 169, 2012)、機能化グラフェン(Felten et al., Small 9 (4), 631, 2013)、有機分子ハイブリッドFETデバイスで、最適化されたグラフェンオキサイド内の電荷パーコレーション経路を明らかにするKPFM分析(Liscio et al., J. Materials Chem 21, 2924, 2011)などがあります。

ブルカーの最新技術は、今後のさらにエキサイティングな進歩を約束するものです。 PeakForce KPFM™ は、ハイブリッドデバイス研究を拡大させ、より優れた空間分解能、より定量的な測定を実現する力を秘めています。また、同時機械的特性マッピングにより、局所的な材料分布との相関を明らかにすることも可能です。将来の導電性研究には、定評のある PeakForce TUNA™ が役立つかもしれません。この技術は、機械的にもろいほとんどのサンプルの測定において、最高の空間分解能を提供するものです。2次元材料であるグラフェンの欠陥研究では、さらなるPeakForce QNM分析により、いっそう多くの知見が得られるものと予想されます。PeakForce QNMモードには、3次元結晶研究において原子欠陥が検出できるほどの分解能をもつ特性マッピングができる可能性を示します。

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