石墨烯，由于其单原子层结构，电子可以几乎无阻碍的在其原子表面运动，但是人们对电子具体的运动方式一直不是很了解。近日，澳大利亚墨尔本大学的研究人员首次以图像形式揭示了电子在二维石墨烯材料中移动的方式，这对于研发下一代电子产品意义重大。

   澳大利亚墨尔本大学的研究人员在全球范围内首次以图像形式揭示了电子在二维石墨烯材料中移动的方式，这对于研发下一代电子产品意义重大。该技术可实现单原子厚度的材料中的电子的移动行为进行成像，克服了现有的研究超薄材料的器件中的电流的方法的诸多限制。

   墨尔本大学量子计算与通信技术中心(CQC2T)副主任劳埃德·霍伦伯格（Lloyd Hollenberg）教授说：“基于超薄材料的下一代电子设备，包括量子计算机，由于材料中的微小裂纹和缺陷影响电流很容易被破坏。Hollenberg领导的一个团队使用了一种特殊的量子探针，其基于仅在钻石中发现的原子尺寸的“颜色中心”来对石墨烯中的电流进行成像。该技术可用于了解各种新技术中的电子行为。

    “观察电流如何受到材料中的缺陷的影响，有益于研究人员进一步提高现有新兴技术的可靠性和性能。我们对此结果感到非常兴奋，这意味着我们将能够揭示由石墨烯及其他二维材料制备的量子计算设备中电流的微观行为。”他说。

     墨尔本大学量子计算与通信技术中心（CQC2T）的研究人员在用于制造量子计算机的原子尺度的硅纳米器件方面取得了很大的进步，与石墨烯薄片类似，这些纳米电子结构基本上只有一个原子的厚度，这项新的观测技术的成功意味着我们有潜力观察电子如何在这样的结构中移动，并帮助我们今后了解量子计算机如何运行。

   除了用于了解控制量子计算机的纳米电子技术，该技术还可以与2D材料一起用于开发下一代电子设备、储能电池、柔性显示器和生物化学传感器等。

    墨尔本大学CQC2T的Jean-Philippe Tetienne博士说：“该项技术功能非常强大但是操作相对简单，这意味着它可以被很多其他学科的研究人员和工程师使用。

   “使用电子移动产生的磁场是在物理学中早已不新鲜，但这项技术是在21世纪应用的微型计算机上的一个新颖的实现。这项工作是金刚石基的量子感测和石墨烯研究人员之间的合作。他们专长的互补对于克服金刚石和石墨烯之间的技术问题至关重要。

     墨尔本物理学院石墨烯研究员尼古拉·唐斯丘克（Nikolai Dontschuk）说：“在该项技术出现之前，没有人能够直接看到石墨烯中的电流发生了什么。

  “制备一个将石墨烯与极其敏感的氮空位色心结合在一起的设备是非常有挑战性的，但是我们的方法的一个重要优点是它是非侵入性的和强壮的-这种方式感知而不破坏电流，“ 他说。

     Tetienne解释了团队如何使用金刚石对电流成像。他说：“我们的方法是在将绿色激光照在钻石上，然后会看到色心对电子磁场的反应产生的红光。”“通过分析红光的强度，我们确定由电流产生的磁场，并能够对其进行成像，从而间接看到材料缺陷的影响。
     该研究结果发表在今天的“科学进步”杂志上。

    论文信息：

Quantum imaging of current flow in graphene," Science Advances (2017). DOI: 10.1126/sciadv.1602429