原子级工程通常涉及自下而上的方法，利用温度、分压和化学亲和力等参数来促进原子的自发排列。这些参数是全局应用的，导致原子尺度特征概率地散布在整个材料中。在自上而下的方法中，材料的不同区域暴露于不同的参数，导致结构变化随分辨率的规模而变化。

近日，橡树岭国家实验室Stephen Jesse结合了全局和局部参数在像差校正扫描透射电子显微镜 (STEM) 中的应用，以展示扭曲双层石墨烯中原子的原子级精确图案化。

文章要点

1）聚焦电子束用于通过从石墨烯晶格中控制碳原子的喷射来定义外来原子的附着点。样品环境与附近的源材料分阶段进行，这样样品温度可以引起源原子在样品表面的迁移。

2）在这些条件下，电子束（自上而下）使石墨烯中的碳原子通过扩散吸附原子（自下而上）自发地被替换。使用基于图像的反馈控制，任意模式的原子和原子簇附着在扭曲的双层石墨烯上，人机交互有限。

3）研究人员通过第一性原理模拟探讨了衬底温度对吸附原子和空位扩散的作用。

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Ondrej Dyck, et al, Top-down fabrication of atomic patterns in twisted bilayer graphene, Adv. Mater. 2023

DOI: 10.1002/adma.202302906

https://doi.org/10.1002/adma.202302906