弗里德里希亞歷山大大學（Friedrich Alexander Universit?t Erlangen-Nürnberg 以下簡稱：FAU）的一個團隊開發出一種新的納米級表面的機械清洗方法。這項技術成功地將最小的污染物去除到原子尺度，實現了前所未有的清潔程度。

這項由FAU材料科學系的Erdmann Spiecker博士領導的這項研究的結果現在已經發表在著名的《自然通訊》雜志上。

像掃帚一樣清潔？莫非是世界上最小的掃帚

這項技術的靈感來源于日常生活，就像用掃帚清潔一樣。當然，在納米尺度上，大可不必使用整個掃帚，研究人員只是取了一個非常小的金屬尖端形式的單個鬃毛。這種“鬃毛”被壓在一個表面上，并以一種掃掠的方式來回移動。

“它真的和普通掃帚驚人地相似。掃帚可以清除灰塵或面包屑等松散的顆粒，在納米尺度上其實也并沒有什么不同。”德國聯邦農業大學材料科學系Erdmann Spiecker博士，微納米結構研究主席贊譽道。

在納米尺度上，“掃帚”不是并不是用手控制的，而是用一個小型壓電馬達來控制操縱桿。此外，他們還利用了強大的電子顯微鏡對清洗過程進行實時監控。

試試掃一下世界上最薄的材料？

研究并未到此結束，小組成員還成功地將他們的技術應用到現存最薄的材料上——用來清潔單原子層的石墨烯。

“一個主要的挑戰是從兩側清潔石墨烯，就像清潔一塊玻璃一樣，”微納米結構研究主席、研究助理彼得?施韋澤（Peter Schweizer）說，他與同事克里斯蒂安?多爾（Christian Dolle）一起在電子顯微鏡的幫助下進行了這項精密的實驗。

“石墨烯以其機械強度而聞名。然而，一個單原子層能夠承受清潔過程中的高機械力而不受損害，著實令人驚訝。”Spiecker博士補充說，“當我們第一次告訴同事們這件事時，他們并不相信我們。”

萬物均會臟——即使放在納米尺度上

原子表面的清潔實驗使研究成員有機會探索在納米尺度上再污染的起源和機制。

“把一個干凈的樣本留在空氣中會導致灰塵在其表面迅速積聚這并不奇怪，因為我們都太熟悉灰塵沉降在我們的家，這在納米尺度上沒有理由有所不同。”Spiecker博士說。

除了空氣中的污染，研究小組還發現，當清潔后的樣本被放入真空環境中時，表面擴散也很普遍，這是科學實驗中經常遇到的現象。

清潔的原子表面有利于分子組裝哦

最后，研究小組使用清潔的原子表面作為基礎，從分子構建模塊定向組裝原子薄層。化學系合成的卟啉分子被應用于清潔的表面，并通過高功率電子束焊接到位，結果得到了具有納米晶結構的類石墨烯單層膜。

FAU培養的跨學科研究

論文結尾強調了FAU在材料研究領域的優勢之一：跨部門、跨院系、跨學科的研究。

來自化學系的安德烈亞斯·赫希博士和他的團隊為納米結構組裝提供了重要的化學物質，也為研究表面化學過程提供了寶貴的見解；DFG資助的CRC 953“合成碳同素異形體”和RTG 1896“電子、X射線和掃描探針原位顯微鏡”項目進一步支持了這一合作。

最后，如果沒有FAU納米分析和電子顯微鏡中心（CENEM）的優秀設備，這項研究是不可能的。

材料參考鏈接：https://www.fau.de

粉體圈 編譯 YUXI