नाइट्रोजन-डोप किए गए ग्रेफीन और सिंगल-वॉल्ड कार्बन नैनोट्यूब में इलेक्ट्रॉन बीम क्षति का परमाण्विक विवरण

एब इनिशियो सिमुलेशन को अत्याधुनिक इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी और इलेक्ट्रॉन ऊर्जा हानि स्पेक्ट्रोस्कोपी के साथ मिलाकर, हम नाइट्रोजन-डोप किए गए ग्रेफीन और कार्बन नैनोट्यूब में इलेक्ट्रॉन बीम क्षति के तंत्र का अध्ययन करते हैं। हमारे परिणाम दिखाते हैं कि नाइट्रोजन अणुओं का समावेश इन संरचनाओं में पहले से ही 80 kV की त्वरक वोल्टेज पर ध्यान देने योग्य नॉक-ऑन क्षति का परिणाम बनता है, जिस पर अनुप्रस्थ संरचनाओं में संबंधित खुराक पर मूल रूप से कोई क्षति नहीं होती है। नाइट्रोजन अणुओं के स्पट्टरिंग के माध्यम से त्वरित विनाश की पूर्वानुमानित प्रारंभिक गणना के विपरीत, प्रतिस्थापनात्मक डोपिंग के मामले में, क्षति नाइट्रोजन डोपेंट के निकटवर्ती कार्बन अणुओं के विस्थापन द्वारा प्रारंभ होती है, जिससे प्रतिस्थापनात्मक डोपेंट स्थलों का पायरिडिनिक में परिवर्तन होता है। हालांकि इस तरह की घटनाएँ 80 kV पर अपेक्षाकृत दुर्लभ होती हैं, लेकिन ये उच्च वोल्टेज पर महत्वपूर्ण हो जाती हैं, जिन्हें आम तौर पर इलेक्ट्रॉन ऊर्जा हानि स्पेक्ट्रोस्कोपी अध्ययनों में उपयोग किया जाता है। तदनुसार, हमने 100 kV पर एक ऊर्जा हानि स्पेक्ट्रम समय श्रृंखला को मापा, जो नाइट्रोजन-डोप किए गए सिंगल-वॉल्ड कार्बन नैनोट्यूब में इन परिवर्तनों के लिए प्रत्यक्ष साक्ष्य प्रदान करता है, जो हमारे सिद्धांतिक अनुमान के साथ उत्कृष्ट समंजस्य में है। इन संरचनाओं के विकिरण स्थिरता की बेहतर समझ प्रदान करने के अलावा, हम दिखाते हैं कि उच्च ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों का उपयोग करते समय उनकी विशेषता में संरचनात्मक परिवर्तनों को नजरअंदाज नहीं किया जा सकता।