微納米科研成果獲國際著名期刊封面刊載
由美國物理學(xué)會（American Institute of Physics）主辦的著名國際期刊《Applied Physics Letters》在最新一期以封面論文的形式發(fā)表了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取得的最新成果(Cutting Forces Related with Lattice Orientations of Graphene Using an Atomic Force Microscopy based Nanorobot，2012,101: 213101)。這是繼《科學(xué)通報》、《中國科學(xué)：物理學(xué)力學(xué)天文學(xué)》、《Acta Physico-Chimica Sinica》之后，微納米組科研成果再次獲得國內(nèi)外權(quán)威期刊封面刊載。這表明沈陽自動化研究所在微納研究領(lǐng)域不斷取得新的進步，創(chuàng)新能力穩(wěn)步提升。
石墨烯（Graphene）是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的二維納米材料，它于2004年被英國科學(xué)家Geim和Novoselov首次發(fā)現(xiàn)，兩位科學(xué)家因此被授予2010年諾貝爾物理學(xué)獎。石墨烯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任何阻力，能耗極少，因此由石墨烯加工而成的納米器件具備非凡的性能，并迅速成為當(dāng)前科技界的研究熱點。
由于石墨烯的物理特性與其幾何構(gòu)型密切相關(guān)，因此石墨烯的可控裁剪技術(shù)是推進石墨烯器件化并走入實用化的基本前提。目前科學(xué)界已經(jīng)發(fā)展出了多種石墨烯剪裁方法，但是這些方法多以開環(huán)模式為主，缺乏必要的信息反饋及精確控制，阻礙著可重復(fù)、可控高精度石墨烯幾何構(gòu)型加工的實現(xiàn)。針對該問題，機器人學(xué)國家重點實驗室微納米課題組與金屬所碳材料研究部開展合作研究，以碳材料研究部所提供的石墨烯樣品為基礎(chǔ)，開展了基于納米操作機器人的石墨烯可控加工研究。
此次《Applied Physics Letters》封面顯示的是利用納米操作機器人批量化加工石墨烯器件的示意圖。該研究表明由于石墨烯晶格結(jié)構(gòu)的不對稱性，當(dāng)探針沿著不同晶格方向(zigzag 或者armchair)進行切割時，將感受到不同的切割力，這一發(fā)現(xiàn)為建立基于納米力反饋的石墨烯切割方法奠定了基礎(chǔ)，同時為實現(xiàn)晶格精度的石墨烯裁剪提供了可行技術(shù)途徑，并將使石墨烯納米器件批量化加工成為可能，將極大促進納米制造的發(fā)展進程。
自2009年開展此方向以來，研究團隊一直致力于納米操作機器人在石墨烯加工改性方面的創(chuàng)新性研究，在石墨烯可控裝配方法、大氣環(huán)境下石墨烯原子精度觀測技術(shù)、石墨烯晶向快速識別技術(shù)以及石墨烯缺陷改性方法等方面取得了一些重要原創(chuàng)性成果，為納米操作機器人在石墨烯納米加工制造領(lǐng)域開辟了新的道路。
2012年5月，全球最大科研新聞網(wǎng)EurekAlert (《Science》雜志出版方美國科學(xué)促進會AAAS旗下網(wǎng)站)曾分別以“Graphene-control cutting using an atomic force microscope-based nanorobot”和“石墨烯可控加工研究取得新進展”為題，以中英文雙語的形式對上述科研成果進行了專門報道，進一步提升了沈陽自動化研究所在微納科學(xué)領(lǐng)域的國際影響力和知名度。
本研究的相關(guān)成果已陸續(xù)發(fā)表在《Applied Physics Letters》、《Journal of Applied Physics》、《ACTA PHYS. SIN.》、《SCIENCE CHINA》、IEEE-NANO、3M-Nano等國際權(quán)威知名期刊和國際會議上，并申請了相關(guān)發(fā)明專利。該研究受到了國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院和機器人學(xué)國家重點實驗室的大力支持。
