De punt van een mechanisch potloodkabel transformeren in een hoogwaardige elektronenstraalbron

Nanocarbon -materialen met puntige geometrieën, zoals grafeen- en koolstofnanobuisjes, worden beschouwd als veelbelovende kandidaten als bronnen voor veldemissie -elektronen. Hun praktische toepassing blijft echter beperkt vanwege moeilijkheden bij het beheersen van de oriëntatie en het opstellen van deze materialen.

In een nieuwe studie gepubliceerd in Wetenschappelijke rapportenOnderzoekers van de Universiteit van Tsukuba concentreerden zich op commercieel verkrijgbare potloodkabels, die geschikte hoeveelheden grafietvlokken (grafietpoeder) bevatten en van nature zijn uitgelijnd langs de axiale richting.

Het breukoppervlak van het lood werd volledig grafitiseerd door het bij een hoge temperatuur in ultrahoge vacuümomstandigheden te verwarmen, waardoor loodrecht georiënteerde grafeenranden aan een geschikte dichtheid werden blootgesteld. Veldemissie -elektronenmapping uit deze randen onthulde een patroonkenmerk van grafeenrandemissie, bekend als het “Dragonfly -patroon”.

Bovendien bevestigden theoretische berekeningen op basis van het energiespectrum van de uitgezonden stroom de bijdrage van de unieke elektronische toestanden van het grafeen. De puntige structuur en chemische stabiliteit van grafeen zorgde voor stabiele elektronenemissie, zelfs onder milde omstandigheden, zoals lage elektrische veldsterkten en niet-ultra-hoge vacuümomgevingen.

Deze bevindingen bevestigen dat grafeenranden eenvoudig kunnen worden afgeleid van gemakkelijk toegankelijke materialen en effectief kunnen functioneren als krachtige bronnen in het veld. De eenvoud van de methode en de hoogstraalkwaliteit suggereren potentiële toepassingen in de volgende generatie elektronenmicroscopen en gerelateerde technologieën.