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美科學家發現二維納米材料新特性

2023年04月16日 5:29 PDF版 分享轉發
Creative #1341736297:現代科學中的納米技術的分子世界。納米材料的結構。三維效果圖 - 圖片庫
現代科學中的的分子世界。的結構。(圖片:Creative – 圖片庫)

希望之聲2023年3月9日】(記者啟術綜合編譯) 美國萊斯大學的材料科學家亞科布森(Boris Yakobson)和他的團隊發現了二維納米材料的一個新的可操作特性,其有可能被用於未來設備的一個關鍵功能。

根據發表在ACS Nano上的這項研究報告,單層鐵電材料由於具有響應電刺激而彎曲的能力,可以被用來作為一個納米級的開關來控制其他特性,甚至是一個電機。

單層或二維材料通常由單層原子組成,這意味著它們只有幾納米的厚度。近年來,由於它們的物理、電氣、化學和光學特性而受到了極大的關注。這項特性使得它們有可能被廣泛應用在消費電子、醫療和中。

Yakobson說,二維材料非常薄而且非常靈活,在單層鐵電體中,會產生了一種意想不到的自發的、活躍的彎曲行為。該研究發現的新穎之處在於,鐵電狀態與材料的彎曲或屈曲度之間存在著聯繫或耦合。因此,在鐵電狀態下,材料不是保持平坦,而是會彎曲。「如果你通過施加電壓來切換它,你就可以控制它的彎曲方向。這種可控行為意味著你有一個致動器。致動器是任何將電信號或其他不同種類的信號轉化為機械位移的設備。」

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Jun Jie Zhang是萊斯大學的助理,也是這項研究的主要參与者。他解釋說,由於這種單層鐵電材料原子並不完全相同,它們中的一些較大、一些較小。這樣在接受電信號刺激時,層的對稱性被打破。驅動較大的原子到二維材料層的一側,較小的原子到另一側。這種不對稱分佈就會導致材料表面在鐵電狀態下彎曲。該研究將二維磷化銦(InP)作為鐵電體類別材料研究的代表。

這種新特性最可能的用途是作為一種開關。這種開關非常快捷,非常靈敏,意味著通過一個非常微小的局部信號,你也許可以打開一個渦輪機或電動引擎,或控制自適應光學的鏡子。

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