شكرا لكم لزيارة Nature.com.أنت تستخدم إصدار متصفح مع دعم محدود لـ CSS.للحصول على أفضل تجربة، نوصي باستخدام متصفح محدث (أو تعطيل وضع التوافق في Internet Explorer).بالإضافة إلى ذلك، ولضمان الدعم المستمر، نعرض الموقع بدون أنماط وجافا سكريبت.
يعد ارتباط التكوينات الذرية، وخاصة درجة الاضطراب (DOD) للمواد الصلبة غير المتبلورة مع خصائصها، مجالًا مهمًا من مجالات الاهتمام في علم المواد وفيزياء المادة المكثفة نظرًا لصعوبة تحديد المواضع الدقيقة للذرات بشكل ثلاثي الأبعاد الهياكل 1،2،3،4.، لغز قديم، 5. ولتحقيق هذه الغاية، توفر الأنظمة ثنائية الأبعاد نظرة ثاقبة للغموض من خلال السماح بعرض جميع الذرات مباشرة 6،7.يؤدي التصوير المباشر لطبقة أحادية غير متبلورة من الكربون (AMC) المزروعة عن طريق الترسيب بالليزر إلى حل مشكلة التكوين الذري، مما يدعم النظرة الحديثة للبلورات في المواد الصلبة الزجاجية استنادًا إلى نظرية الشبكة العشوائية8.ومع ذلك، فإن العلاقة السببية بين بنية المقياس الذري والخصائص العيانية لا تزال غير واضحة.نورد هنا ضبطًا سهلاً لـ DOD والتوصيل في الأغشية الرقيقة AMC عن طريق تغيير درجة حرارة النمو.على وجه الخصوص، تعد درجة حرارة عتبة الانحلال الحراري أمرًا أساسيًا لتنمية AMCs الموصلة مع نطاق متغير من القفزات المتوسطة (MRO)، بينما يؤدي رفع درجة الحرارة بمقدار 25 درجة مئوية إلى فقدان AMCs MRO وتصبح عازلة كهربائيًا، مما يزيد من مقاومة الورقة المواد في 109 مرات.بالإضافة إلى تصور البلورات النانوية المشوهة للغاية والمضمنة في شبكات عشوائية مستمرة، كشف المجهر الإلكتروني ذو الدقة الذرية عن وجود / غياب MRO وكثافة البلورات النانوية المعتمدة على درجة الحرارة، وهما معلمتان من الترتيب المقترحان للحصول على وصف شامل لوزارة الدفاع.حددت الحسابات الرقمية خريطة الموصلية كدالة لهاتين المعلمتين، مما يربط البنية المجهرية مباشرة بالخصائص الكهربائية.يمثل عملنا خطوة مهمة نحو فهم العلاقة بين بنية وخصائص المواد غير المتبلورة على المستوى الأساسي ويمهد الطريق للأجهزة الإلكترونية التي تستخدم مواد غير متبلورة ثنائية الأبعاد.
جميع البيانات ذات الصلة التي تم إنشاؤها و/أو تحليلها في هذه الدراسة متاحة من المؤلفين المعنيين بناءً على طلب معقول.
الكود متاح على GitHub (https://github.com/vipandyc/AMC_Monte_Carlo; https://github.com/ningustc/AMCProcessing).
Sheng، HW، Luo، VK، Alamgir، FM، Bai، JM and Ma، E. التعبئة الذرية والطلب القصير والمتوسط ​​في النظارات المعدنية.طبيعة 439، 419-425 (2006).
جرير، AL، في علم المعادن الفيزيائية، الطبعة الخامسة.(eds. Laughlin, DE and Hono, K.) 305–385 (Elsevier، 2014).
جو، WJ وآخرون.تنفيذ تصلب أحادي الطبقة الكربونية المستمرة.العلم.ممتد 3، e1601821 (2017).
توه، ك تي وآخرون.تخليق وخصائص طبقة أحادية ذاتية الدعم من الكربون غير المتبلور.طبيعة 577، 199-203 (2020).
Schorr، S. & Weidenthaler، K. (eds.) علم البلورات في علم المواد: من العلاقات بين البنية والملكية إلى الهندسة (De Gruyter، 2021).
يانغ، Y. وآخرون.تحديد التركيب الذري ثلاثي الأبعاد للمواد الصلبة غير المتبلورة.طبيعة 592، 60-64 (2021).
Kotakoski J.، Krasheninnikov AV، Kaiser W. and Meyer JK من عيوب النقطة في الجرافين إلى الكربون غير المتبلور ثنائي الأبعاد.الفيزياء.القس رايت.106، 105505 (2011).
Eder FR، Kotakoski J.، Kaiser W.، and Meyer JK المسار من النظام إلى الفوضى - ذرة بعد ذرة من الجرافين إلى زجاج الكربون ثنائي الأبعاد.العلم.البيت 4، 4060 (2014).
هوانغ، P. يو.وآخرون.تصور إعادة الترتيب الذري في زجاج السيليكا ثنائي الأبعاد: شاهد رقصة هلام السيليكا.العلوم 342، 224-227 (2013).
لي ه وآخرون.توليف أفلام الجرافين ذات الجودة العالية والموحدة ذات المساحة الكبيرة على رقائق النحاس.العلوم 324، 1312-1314 (2009).
رينا، A. وآخرون.قم بإنشاء أفلام جرافين ذات طبقة منخفضة وكبيرة المساحة على ركائز عشوائية عن طريق ترسيب البخار الكيميائي.نانوليت.9، 30-35 (2009).
Nandamuri G.، Rumimov S. و Solanki R. ترسيب البخار الكيميائي لأغشية الجرافين الرقيقة.تكنولوجيا النانو 21، 145604 (2010).
كاي، J. وآخرون.تصنيع شرائط الجرافين النانوية عن طريق زيادة الدقة الذرية.طبيعة 466، 470-473 (2010).
كولمر م. وآخرون.التوليف العقلاني لأشرطة الجرافين النانوية ذات الدقة الذرية مباشرة على سطح أكاسيد المعادن.العلوم 369، 571-575 (2020).
إرشادات Yaziev OV لحساب الخواص الإلكترونية لأشرطة الجرافين النانوية.كيمياء التخزين.خزان.46، 2319-2328 (2013).
جانغ، J. وآخرون.نمو درجة حرارة منخفضة لأغشية الجرافين الصلبة من البنزين عن طريق ترسيب البخار الكيميائي بالضغط الجوي.العلم.منزل 5، 17955 (2015).
تشوي، JH وآخرون.انخفاض كبير في درجة حرارة نمو الجرافين على النحاس بسبب قوة تشتت لندن المعززة.العلم.البيت 3، 1925 (2013).
وو، T. وآخرون.تصنيع أفلام الجرافين المستمرة عند درجة حرارة منخفضة عن طريق إدخال الهالوجينات كبذور للبذور.مقياس النانو 5، 5456-5461 (2013).
تشانغ، PF وآخرون.بيريلينات B2N2 الأولية ذات اتجاهات BN مختلفة.انجي.المواد الكيميائية.إد الداخلي.60، 23313–23319 (2021).
Malar، LM، Pimenta، MA، Dresselhaus، G. and Dresselhaus، MS Raman spectroscopy in graphene.الفيزياء.الممثل 473، 51-87 (2009).
Egami، T. & Billinge، SJ تحت قمم براغ: التحليل الهيكلي للمواد المعقدة (Elsevier، 2003) .
شو، Z. وآخرون.يُظهر TEM في الموقع التوصيل الكهربائي، والخواص الكيميائية، وتغيرات الروابط من أكسيد الجرافين إلى الجرافين.ايه سي اس نانو 5، 4401-4406 (2011).
Wang، WH، Dong، C. & Shek، CH نظارات معدنية حجمية.ألما ماتر.العلم.مشروع.ر. 44، 45-89 (2004).
Mott NF وDavis EA العمليات الإلكترونية في المواد غير المتبلورة (مطبعة جامعة أكسفورد، 2012).
Kaiser AB، Gomez-Navarro C.، Sundaram RS، Burghard M. and Kern K. آليات التوصيل في أحاديات الجرافين المشتقة كيميائيًا.نانوليت.9، 1787-1792 (2009).
Ambegaokar V.، Galperin BI، Langer JS، توصيل التنقل في الأنظمة المضطربة.الفيزياء.إد.ب 4، 2612-2620 (1971).
Kapko V.، Drabold DA، Thorp MF البنية الإلكترونية لنموذج واقعي للجرافين غير المتبلور.الفيزياء.الدولة سوليدي ب 247، 1197-1200 (2010).
Thapa، R.، Ugwumadu، C.، نيبال، K.، Trembly، J. & Drabold، DA Ab initio modeling of amorphous graphite.الفيزياء.القس رايت.128، 236402 (2022).
موت، الموصلية في المواد غير المتبلورة NF.3. الحالات الموضعية في الفجوة الكاذبة وبالقرب من نهايات نطاقات التوصيل والتكافؤ.فيلسوف.ماج.19، 835-852 (1969).
توان DV وآخرون.الخصائص العازلة لأفلام الجرافين غير المتبلورة.الفيزياء.المراجعة ب 86، 121408 (ص) (2012).
Lee، Y.، Inam، F.، Kumar، A.، Thorp، MF and Drabold، DA طيات Pentagonal في ورقة من الجرافين غير المتبلور.الفيزياء.الدولة سوليدي ب 248، 2082-2086 (2011).
ليو، L. وآخرون.نمو متغاير المحور لنتريد البورون سداسي الأبعاد ثنائي الأبعاد منقوش بأضلاع الجرافين.العلوم 343، 163-167 (2014).
Imada I.، Fujimori A. و Tokura Y. انتقال العازل المعدني.مود الكاهن.الفيزياء.70، 1039-1263 (1998).
سيجريست ت. وآخرون.توطين الاضطراب في المواد البلورية مع مرحلة انتقالية.المدرسة الوطنية.10، 202-208 (2011).
كريفانيك، OL وآخرون.التحليل الهيكلي والكيميائي للذرة تلو الذرة باستخدام المجهر الإلكتروني الحلقي في حقل مظلم.طبيعة 464، 571-574 (2010).
Kress، G. and Furtmüller، J. مخطط تكراري فعال لحساب إجمالي الطاقة من البداية باستخدام مجموعات أساس الموجة المستوية.الفيزياء.إد.ب 54، 11169-11186 (1996).
Kress، G. and Joubert، D. من الإمكانات الكاذبة فائقة النعومة إلى طرق الموجة مع تضخيم جهاز العرض.الفيزياء.إد.ب 59، 1758-1775 (1999).
Perdue، JP، Burke، C.، and Ernzerhof، M. أصبحت تقديرات التدرج المعممة أكثر بساطة.الفيزياء.القس رايت.77، 3865–3868 (1996).
Grimme S.، Anthony J.، Erlich S.، and Krieg H. تحديد أولي متسق ودقيق لتصحيح التباين الوظيفي للكثافة (DFT-D) لـ 94 عنصر H-Pu.ي. الكيمياء.الفيزياء.132، 154104 (2010).
تم دعم هذا العمل من قبل البرنامج الوطني للبحث والتطوير الرئيسي في الصين (2021YFA1400500، 2018YFA0305800، 2019YFA0307800، 2020YFF01014700، 2017YFA0206300)، المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (U1932153، 51872285، 11974 001، 22075001، 11974024، 11874359، 92165101، 11974388، 51991344) ومؤسسة بكين للعلوم الطبيعية (2192022، Z190011)، وبرنامج بكين للعلماء الشباب المتميزين (BJJWZYJH01201914430039)، وبرنامج البحث والتطوير في المجالات الرئيسية لمقاطعة قوانغدونغ (2019B010934001)، والبرنامج التجريبي الاستراتيجي للأكاديمية الصينية للعلوم، رقم المنحة XDB33000000، والأكاديمية الصينية للعلوم الخطة الحدودية للبحث العلمي الرئيسي (QYZDB-SSW-JSC019).JC تشكر مؤسسة بكين للعلوم الطبيعية الصينية (JQ22001) على دعمها.يشكر LW جمعية تعزيز الابتكار لدى الشباب التابعة للأكاديمية الصينية للعلوم (2020009) على دعمهم.تم تنفيذ جزء من العمل في جهاز المجال المغناطيسي القوي المستقر التابع لمختبر المجال المغناطيسي العالي التابع للأكاديمية الصينية للعلوم بدعم من مختبر المجال المغناطيسي العالي في مقاطعة آنهوي.يتم توفير موارد الحوسبة من خلال منصة الحوسبة الفائقة بجامعة بكين ومركز الحوسبة الفائقة في شنغهاي والكمبيوتر العملاق Tianhe-1A.
هؤلاء المؤلفون هم: 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، Lei Liu.
كلية الفيزياء، المختبر الرئيسي لفيزياء الفراغ، جامعة الأكاديمية الصينية للعلوم، بكين، الصين
قسم علوم وهندسة المواد، جامعة سنغافورة الوطنية، سنغافورة، سنغافورة
مختبر بكين الوطني للعلوم الجزيئية، كلية الكيمياء والهندسة الجزيئية، جامعة بكين، بكين، الصين
مختبر بكين الوطني لفيزياء المواد المكثفة، معهد الفيزياء، الأكاديمية الصينية للعلوم، بكين، الصين