石墨烯中硅杂质三维结构的直接可视化

1：实验设计与方法选择：

采用中角度环形暗场（MAADF）探测的像差校正扫描透射电子显微镜（STEM）。通过倾斜样品（约18-20°）获取图像以揭示非平面结构。通过迭代优化原子模型使其适配不同视角的实验图像，实现三维重建。运用密度泛函理论（DFT）分子动力学模拟建模结构并估算原子翻转的能量阈值。

2：样品选择与数据来源：

使用Danubia NanoTech公司氧化石墨烯（GO，CAS号7782-42-5），含可移动碳和硅吸附原子。样品制备流程为：稀释GO水分散液、浸渍TEM载网、干燥后经超高真空烘烤以减少官能团，最终通过电子辐照暴露洁净石墨烯区域。

3：实验设备与材料清单：

Nion UltraSTEM100显微镜（工作电压60 kV）、MAADF探测器（半角范围60-200 mrad）、TEM载网、氧化石墨烯分散液。

4：实验流程与操作规范：

STEM图像采集参数为512×512像素、2-4 nm视场范围、单像素驻留时间16 μs、束流20 pA。样品倾斜至特定角度（如18°、20°）。若结构稳定则对多帧图像取平均。动态分析通过图像序列观测硅原子翻转事件。

5：8°、20°）。若结构稳定则对多帧图像取平均。动态分析通过图像序列观测硅原子翻转事件。 数据分析方法：

5. 数据分析方法：对STEM图像进行双高斯处理。通过优化原子模型使其与实验图像差异最小化来实现三维重建。采用泊松分析计算翻转事件的电子剂量。DFT计算（使用GPAW软件包）弛豫结构模型并估算动能阈值。