機器人開發(fā)用于設計師納米材料的自動裝配

2018-12-16 11:40:42來源：

目前對納米技術非常感興趣的領域是范德瓦爾斯異質結構，其是原子級薄的二維(2d)晶體材料的組件，其顯示出用于先進電子器件的有吸引力的傳導性質。

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代表性的2d半導體是石墨烯，其由僅僅一個原子厚度的碳原子的蜂窩晶格組成。van der waals異質結構的發(fā)展受到生產(chǎn)它們所需的復雜且耗時的手動操作的限制。也就是說，通常通過剝離松散材料獲得的2d晶體需要手動識別，收集，然后由研究人員堆疊以形成范德瓦爾斯異質結構。這種手工工藝顯然不適用于含有范德華異質結構的電子器件的工業(yè)生產(chǎn)

現(xiàn)在，由東京大學工業(yè)科學研究所領導的日本研究小組通過開發(fā)一種自動化機器人解決了這個問題，該機器人極大地加速了二維晶體的收集及其組裝，形成了范德瓦爾斯異質結構。機器人由一個自動高速光學顯微鏡組成，可以檢測晶體，然后將其位置和參數(shù)記錄在計算機數(shù)據(jù)庫中。定制軟件用于使用數(shù)據(jù)庫中的信息設計異構結構。然后通過由設計的計算機算法指導的機器人設備逐層組裝異質結構。自然通訊報道了這些發(fā)現(xiàn)。

“機器人可以在手套箱中找到，收集和組裝2d晶體，”第一作者satoru masubuchi說。“它可以每小時檢測400個石墨烯片，這比手動操作的速度要快得多。”

當機器人用于將石墨烯薄片組裝成范德瓦爾斯異質結構時，它可以每小時堆疊多達四層，每層只需要幾分鐘的人工輸入。機器人用于產(chǎn)生范德瓦爾斯異質結構，其由29個交替的石墨烯層和六方氮化硼(另一種常見的2d半導體)組成。通過手動操作產(chǎn)生的范德瓦爾異質結構的記錄層數(shù)是13，因此機器人大大增加了我們訪問復雜的范德華異質結構的能力。

“使用我們的機器人可以收集和組裝各種材料，”共同作者tomoki machida解釋說。“這個系統(tǒng)提供了充分探索范德瓦爾斯異質結構的潛力。”

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