看不见的看得见：石墨烯中惰性气体团簇的首次成像

两个石墨烯层之间的氙纳米团簇，大小在2到10个原子之间。

量子技术和凝聚态物理学的新可能性由限制在石墨烯层之间的惰性气体原子打开。

研究人员首次成功地在室温下稳定并直接成像了惰性气体原子的小簇。这一突破为凝聚态物理领域的基础研究和量子信息技术的潜在应用提供了新的机遇。

维也纳大学的科学家与赫尔辛基大学的同事合作实现了这一突破，其关键是将惰性气体原子限制在两层石墨烯之间。该方法克服了惰性气体在环境温度下实验条件下不能形成稳定结构的困难。该方法的细节和惰性气体结构（氪和氙）的首次电子显微镜图像现已发表在《自然材料》杂志上。

高贵的陷阱

维也纳大学的Jani Kotakoski小组正在研究使用离子辐照来改变石墨烯和其他二维材料的性质，当时他们注意到了一些不寻常的事情：当惰性气体用于辐照时，它们可能会被困在两片石墨烯之间。

当惰性气体离子足够快地通过第一层而不是第二层石墨烯时，就会发生这种情况。一旦被困在层之间，惰性气体就可以自由移动。这是因为它们不形成化学键。然而，为了容纳惰性气体原子，石墨烯弯曲形成微小的口袋。在这里，两个或多个惰性气体原子可以相遇并形成规则的、密集的、二维的惰性气体纳米团簇。

显微镜的乐趣

“我们使用扫描透射电子显微镜来观察这些簇，它们真的很吸引人，观看起来很有趣。当我们想象它们时，它们会旋转、跳跃、生长和收缩“，该研究的主要作者 Manuel Längle 说。“在各层之间获取原子是工作中最困难的部分。现在我们已经实现了这一点，我们有了一个简单的系统来研究与物质生长和行为相关的基本过程，“他补充道。

在评论该小组未来的工作时，Jani Kotakoski说：“下一步是研究具有不同惰性气体的团簇的性质以及它们在低温和高温下的行为。由于在光源和激光中使用惰性气体，这些新结构将来可能会实现量子信息技术等应用。