Graphen

Untersuchung des Einflusses von Defekten auf die nanomechanischen Eigenschaften von Graphen mittels Multifrequenz-Rasterkraftmikroskopie

Kontakt: Anna Lisa Eichhorn

Projekt:

In diesem Forschungsvorhaben soll eine Methode entwickelt werden, die die mechanischen Probeneigenschaften sowohl entlang der Oberfläche als auch senkrecht zu ihr visualisiert. Dafür soll eine multifrequente Messmethode basierend auf der Rasterkraftmikroskopie (eng.: atomic force microscopy, Abk.: AFM) realisiert werden, bei der die topographische Regelung, wie im intermittierenden Kontaktmodus, auf der konstanten Amplitude der Biegeschwingung des Biegebalkens (eng.: Cantilever) beruht. Zusätzlich sollen eine zweite Biegeschwingung und eine Torsionsschwingung des Cantilevers photothermisch angeregt werden. Über die Frequenzverschiebungen und die Anregungsamplituden können dann die elastischen und dissipativen mechanischen Eigenschaften senkrecht zur und entlang der Probenoberfläche ausgelesen werden. Die Methode soll auf Graphen Anwendung finden, um die nanomechanischen Eigenschaften entlang der Basalebene dieses außergewöhnlichen Materials zu ermitteln. Die Veränderung der mechanischen Eigenschaften durch künstlich erzeugte Defekte ist auf diese Weise direkt zugänglich und Gegenstand der Untersuchung. Es sollen insbesondere folgende Fragen adressiert werden: Wie ändert sich der lokale Elastizitätsmodul von Graphen durch das gezielte Einbringen von sp3-Defekten bzw. Leerstellen? Kann ein Zusammenhang zwischen den nanoskopischen und den mikroskopischen mechanischen Eigenschaften von Graphen hergestellt werden? Dies ist besonders wichtig zur Einschätzung der Tauglichkeit von Graphen in elektronischen oder mechanischen Bauteilen. Es soll auch eruiert werden, ob sich die mechanischen Eigenschaften von Defekten aufgrund der Alterung der Probe unter bestimmten Umgebungsbedingungen ändern.

Gefördert durch die DFG unter:

Grant Number 407750697

Schematische Abbildung der entwickelten AFM Methode.