中科院沈陽自動化所利用納米操作機器人實現(xiàn)石墨烯可控加工
我國自然科學(xué)領(lǐng)域?qū)W術(shù)期刊《中國科學(xué)G輯：物理學(xué)力學(xué)天文學(xué)》在一期以封面專題的形式報道了中科院沈陽自動化研究所微納米課題組利用納米操作機器人在石墨烯可控加工方面的科研成果（Vol. 42（4）: 358-368, 2012）。這是繼去年《科學(xué)通報》（Vol. 56（32）: 2681-2688, 2011）后，沈陽自動化研究所科研成果再次獲得國內(nèi)自然科學(xué)領(lǐng)域刊物的封面發(fā)表。
納米操作機器人可定義為能夠?qū){米尺度物體實現(xiàn)有效操控的機電系統(tǒng)，與宏觀機器人相比，它具有超級靈敏、超高等特點，可以在極微小尺度下完成宏觀機器人無法實現(xiàn)的各種觀測、表征和操控功能。2005年，沈陽自動化研究所建立了我國*臺納米操作機器人系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上開展了納米器件加工與前沿科學(xué)研究。
石墨烯是一種單層碳原子二維結(jié)構(gòu)，具有超高的載流子濃度和電子遷移率，并且電子穿過石墨烯幾乎沒有阻力，能耗極少，因此利用石墨烯可以出更小、更冷、更快的電子器件，解決目前硅基微電子器件面臨的技術(shù)瓶頸。盡管石墨烯在納米器件方面已表現(xiàn)出不凡的性能，但是本征石墨烯沒有能隙，引入能隙的重要途徑就是將石墨烯加工成特定的幾何構(gòu)型，因此如何實現(xiàn)石墨烯的可控裁剪就成為當前的學(xué)術(shù)研究熱點。
針對該問題，機器人學(xué)國家重點實驗室微納米課題組利用納米操作機器人開展了針對石墨烯的可控加工研究。研究結(jié)果表明，由于石墨烯晶向結(jié)構(gòu)的不對稱性，當沿不同方向進行石墨烯切割時將產(chǎn)生不同的切割力，這一發(fā)現(xiàn)為建立基于納米力反饋的石墨烯切割方法奠定了基礎(chǔ)，同時為實現(xiàn)晶格精度的石墨烯裁剪提供了可行技術(shù)途徑。
該研究為石墨烯基納米器件的提供了新的理論方法及技術(shù)途徑。
自2009年開展此方向研究以來，研究團隊開展了大量的創(chuàng)新性研究，并在機器人技術(shù)和石墨烯加工改性方面取得了一些重要原創(chuàng)性成果，如建立了石墨烯可控裝配方法、大氣環(huán)境下石墨烯原子精度觀測技術(shù)、石墨烯晶向快速識別技術(shù)以及石墨烯缺陷改性方法等。這些方法與技術(shù)的突破，表明沈陽自動化研究所在納米操作機器人與石墨烯加工改性研究方面取得了實質(zhì)性進展，為納米操作機器人在石墨烯納米加工領(lǐng)域開辟了新的道路。
本研究的相關(guān)成果已分別發(fā)表于Journal of Applied Physics、ACTA PHYS. SIN.、IEEE-NANO、3M-Nano等期刊和會議上，并申請了相關(guān)發(fā)明。相關(guān)研究得到了國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院和機器人學(xué)國家重點實驗室的大力支持。
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