Исследователи из Университета Райса нашли доказательства пьезоэлектричества в выращенных в лаборатории двумерных чешуйках диоксида молибдена сообщает сайт nexusrus.com.

Их исследование показало неожиданные электрические свойства, вызванные электронами, захваченными дефектами по всему материалу, толщина которого составляет менее 10 нанометров. Они характеризуют эти заряды как электреты, которые появляются в некоторых изоляционных материалах и генерируют внутренние и внешние электрические поля.

Пьезоэлектричество также является свойством материалов, которые реагируют на напряжение, генерируя электрическое напряжение на их поверхностях или генерируя механическое напряжение в ответ на приложенное электрическое поле. Он имеет много практических и научных применений, от преобразования покачивающейся гитарной струны в электрический сигнал до сканирующих микроскопов, подобных тем, которые использовались для создания нового открытия.

Исследователи из коричневой инженерной школы Райса обнаружили, что их микронные чешуйки демонстрируют пьезоэлектрический отклик, такой же сильный, как и у таких традиционных 2D пьезоэлектрических материалов, как дисульфид молибдена. Доклад ученого из Райса по материалам Пуликеля Аджаяна и его соавторов опубликован в Advanced Materials .

Ключом к этому являются дефекты, которые делают кристаллическую решетку диоксида молибдена несовершенной. При напряжении диполи электронов, попавших в эти дефекты, как кажется, выравниваются, как и в случае других пьезоэлектрических материалов, создавая электрическое поле, приводящее к наблюдаемому эффекту.

«Сверхтонкие двумерные кристаллы продолжают преподносить сюрпризы, как в нашем исследовании», - сказал Аджаян. «Дефектостроение является ключом к проектированию свойств таких материалов, но это часто сложно и сложно контролировать».

«Ожидается, что диоксид молибдена не будет демонстрировать пьезоэлектричество», - добавил исследователь докторской диссертации Райс Ананд Путират, соавтор статьи. «Но поскольку мы делаем материал настолько тонким, насколько это возможно, в него входят эффекты ограничения».

По его словам, этот эффект проявляется в чешуйках диоксида молибдена, выращенных путем химического осаждения из паровой фазы. Остановка процесса роста в различных точках дала исследователям некоторый контроль над плотностью дефектов, если не их распределением. Ведущий автор и выпускница Rice Amey Apte добавила исследователю единую химическую технику осаждения из паровой фазы, основанную на предшественниках, «помогающую в воспроизводимости и чистой природе растущего оксида молибдена на различных подложках».

Исследователи обнаружили, что пьезоэлектрический эффект стабилен при комнатной температуре в течение значительного времени. Хлопья из двуокиси молибдена оставались стабильными при температуре до 100 градусов Цельсия (212 градусов по Фаренгейту). Но отжиг их в течение трех дней при 250 ° С (482 ° F) устранил дефекты и остановил пьезоэлектрический эффект.

По словам Путирата, материал имеет множество потенциальных применений. «Его можно использовать в качестве сборщика энергии, потому что, если вы напрягаете этот материал, он даст вам энергию в форме электричества», - сказал он. «Если вы даете ему напряжение, вы вызываете механическое расширение или сжатие. А если вы хотите что-то мобилизовать на наноуровне, вы можете просто подать напряжение, и это будет расширять и перемещать эту частицу так, как вы хотите».