NNN уже знакомил своих читателей с графеновыми нанолентами, упомянув о методах их получения и свойствах. Однако как это часто бывает, исследователи продолжают поиски более удобного и простого метода получения. В частности, было бы гораздо удобнее (и что не менее важно с большей точностью) получать наноленты и визуализировать происходящие процессы in-situ. Таким подходом руководствовался коллектив исследователей из университета Штутгарта.

В своей работе исследователи сконструировали конфокальный микроскоп, при помощи которого с использованием фемтосекундного лазера производилась визуализация графена до и после структурирования при помощи «апконверсионной» флуоресценции (за счет применения импульсного излучения многочисленные рассеяния носителей заряда приводят к существенному уширению пика, что приводит к ощутимой антистоксовой области), позволяющее избавиться от артефактов подложки. Увеличивая мощность лазерного пучка, удается «выжечь» графен необходимой формы.

Рис. 1. Изображение, полученное с помощью «апконверсионной» флуоресценции, чешуйки графена вначале (а), после удаления коротящих участков (b), после нанесения контактов (с) и широкопольная микрофотография (d), соответствующая с).

Примечательно, что ученым удалось структурировать графен, получая структуры за дифракционным пределом. Дело в том, что энергетическое распределение в лазерном пучке неравномерно – в центре оно ниже, чем по краям. Регулируя интенсивность лазерного излучения, можно варьировать размер «холодной» части пучка, тем самым получая точечные (пучок Лагерра-Гаусса) и ленточные (пучок Эрмита-Гаусса) структуры малых размеров.

Рис. 2. а) Микрофотография после структурирования лазерным пучком, произведенная лазером с различной интенсивностью. b) АСМ-микрофотография того же участка. с) Зависимость диаметра образующейся графеновой точки от интенсивности лазерного излучения.

Известно, что подвешенный графен, лишенный влияния подложки, может найти множество полезных применений. В погоне за этим «модным» трендом авторы статьи продемонстрировали возможность получения подвешенных нанополосок заданной формы. Для этого графен был помещен на поверхность фоторезиста, часть которого была удалена в форме буквы «Т», что привело к образованию свободнолежащего и свободновисящего графена между двумя «берегами» фоторезиста.

Рис. 3. Схематическое изображение техники эксперимента для получения свободнолежащего и свободновисящего графена.

Результаты исследований опубликованы в статье:

Rainer J. Sthr, Roman Kolesov, Kangwei Xia, and Jrg Wrachtrup All-Optical High-Resolution Nanopatterning and 3D Suspending of Graphene. – ACS Nano. – 2011. – 5 (6). – pp 5141–5150; DOI: 10.1021/nn201226f.