生产结构完美的石墨烯和其他二维材料是挖掘其潜在的新颖电子和自旋电子特性的秘诀。但是，我们如何知道石墨烯(最广泛研究的二维材料)何时完美-无缺陷且均匀的原子层?

美国能源部艾姆斯实验室的科学家发现了一种指标，该指标可靠地证明了样品的高质量，并且该指标已经隐藏了数十年之久。

研究人员正在使用低能电子衍射技术研究石墨烯的样品，该技术是物理学中常用的一种技术，用于研究固体材料表面的晶体结构。

他们发现的结果不符合公认的绕射规则。

Ames实验室的高级科学家Michael Tringides说：“这一发现是一个悖论。”他研究了二维材料和在石墨烯，石墨和其他碳涂层表面上生长的金属的独特性质。“教科书上的衍射表明，一种材料越无瑕疵，衍射点就越清晰和清晰，而不完美的材料则强度低，衍射点越宽。”

但是在石墨烯样品高度均匀的情况下，衍射研究不仅显示了预期的尖点，而且在背景中还显示了非常宽的扩散衍射带。

Tringides说：“结果并不直观，也不是很奇怪，但是我们发现这种宽泛的衍射图样是石墨烯的一个固有特征，当拥有石墨烯时，您将拥有非常好的石墨烯。这是定量测量的一种好方法其结构上的完美。”

此外，在石墨烯研究出版物的最近25年中，这种奇怪的衍射图样已经出现并可见，但被忽略了。特林吉德斯说：“这是一个巨大的，引人注目的现象，并且是可重现的，我们意识到它在某种程度上必须极其重要。”

尽管需要更多的理论工作来充分解释实验结果，但科学家们认为，广泛的衍射现象是由石墨烯电子在单原子层内的局限引起的。根据量子力学的基本原理，由于精确地知道垂直于该层的电子位置，因此它们的波矢量必须具有扩展，该扩展将转移到衍射电子上。该效果对于其他类型的2-D材料也很重要。Tringides表示，随着人们对2D材料在各种应用中的兴趣不断增长，提高其结构质量将成为有前途的新技术的关键。

他说：“这项工作为朝着精确优化石墨烯和其他二维材料并为特定应用定制其性能的能力迈出了重要的一步。”