沈陽自動化所利用納米操作機器人實現石墨烯可控加工

　　我國自然科學領域權威學術期刊《中國科學G輯：物理學力學天文學》在最新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自然科學領域權威刊物的封面發表。

　　納米操作機器人可定義為能夠對納米尺度物體實現有效操控的機電系統，與宏觀機器人相比，它具有超級靈敏、超高精確等特點，可以在極微小尺度下完成宏觀機器人無法實現的各種觀測、表征和操控功能。2005年，沈陽自動化研究所建立了我國第一臺納米操作機器人系統，并在此基礎上率先開展了納米器件加工與制造前沿科學研究。

　　石墨烯是一種單層碳原子二維結構，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制造出更小、更冷、更快的電子器件，解決目前硅基微電子器件制造面臨的技術瓶頸。盡管石墨烯在納米器件方面已表現出不凡的性能，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型，因此如何實現石墨烯的可控裁剪就成為當前的學術研究熱點。

　　針對該問題，機器人學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。研究結果表明，由于石墨烯晶向結構的不對稱性，當沿不同方向進行石墨烯切割時將產生不同的切割力，這一發現為建立基于納米力反饋的石墨烯切割方法奠定了基礎，同時為實現晶格精度的石墨烯裁剪提供了可行技術途徑。

　　該研究為石墨烯基納米器件的制造提供了新的理論方法及技術途徑。

　　自2009年開展此方向研究以來，研究團隊開展了大量的創新性研究，并在機器人技術和石墨烯加工改性方面取得了一些重要原創性成果，如建立了石墨烯可控裝配方法、大氣環境下石墨烯原子精度觀測技術、石墨烯晶向快速識別技術以及石墨烯缺陷改性方法等。這些方法與技術的突破，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性進展，為納米操作機器人在石墨烯納米加工制造領域開辟了新的道路。

　　本研究的相關成果已分別發表于Journal of Applied Physics、ACTA PHYS. SIN.、IEEE-NANO、3M-Nano等期刊和國際會議上，并申請了相關發明ZL。相關研究得到了國家自然科學基金、中國科學院和機器人學國家重點實驗室的大力支持。

《中國科學G輯：物理學力學天文學》封面顯示的是利用納米操作機器人進行石墨烯切割的示意圖，以及在石墨烯上實際加工出的納米結構圖。