굽힘 2D 나노 물질은 미래 기술의 '스위치 온'이 될 수 있습니다.

[아름이]

굽힘 2D 나노 물질은 미래 기술의 '스위치 온'이 될 수 있습니다.
과학자들은 2D 재료 클래스의 새로운 실행 가능한 기능을 찾습니다.
날짜:
2023년 3월 6일
원천:
라이스 대학교
요약:
재료 과학자들은 미래 장치에서 이용될 수 있는 강유전성 2D 재료의 특성을 발견했습니다.

전체 이야기
Rice 대학의 재료 과학자인 Boris Yakobson과 동료들은 미래 장치의 기능으로 활용될 수 있는 강유전성 2D 재료의 특성을 발견했습니다.

ACS Nano 에 발표된 연구에 따르면 전기적 자극에 반응하여 구부러지기 때문에 단층 강유전성 재료는 나노 크기의 스위치 또는 모터로 작동하도록 제어할 수 있습니다 .

단층 또는 2D 재료는 일반적으로 원자의 단일 층으로 구성되며 이는 두께가 몇 나노미터에 불과함을 의미합니다. 그들은 물리적, 전기적, 화학적 및 광학적 특성으로 인해 최근 몇 년 동안 상당한 주목을 받아 소비자 전자 제품에서 의료 및 산업 기술에 이르는 응용 분야에 유용합니다.

"2D 재료는 매우 얇고 유연합니다."라고 Yakobson은 말했습니다. "단층 강유전체에서 이것은 예기치 않은 자발적이고 능동적인 굽힘 동작을 생성합니다."

"이 연구에서 우리가 발견한 참신함은 강유전체 상태와 재료의 굽힘 또는 구부러짐 사이에 연결 또는 결합이 있다는 것입니다. 이 작업은 2D 재료 클래스의 기본 특성에 대한 발견 또는 예측을 실제 응용과 결합합니다. 각도."

강유전체는 음이온과 양이온으로 구성된 물질로 이동하여 자발 분극을 생성할 수 있습니다. 즉, 이온이 전하를 기준으로 분리됩니다.

"흥미로운 점은 원자가 동일하지 않다는 것입니다. "그 중 일부는 더 크고 일부는 더 작아서 레이어 대칭이 깨졌습니다."

분극은 더 큰 원자를 2D 재료 층의 한쪽으로, 더 작은 원자를 다른 쪽으로 이동시킵니다. 이러한 원자 또는 이온의 비대칭 분포로 인해 재료 표면이 강유전체 상태로 구부러집니다.

"따라서 평평하게 유지되는 대신 강유전성 상태에서 재료가 구부러질 것"이라고 Yakobson은 말했습니다. "분극을 전환하고 전기 전압을 적용하여 전환할 수 있는 경우 구부러지는 방향을 제어할 수 있습니다. 이 제어 가능한 동작은 액추에이터가 있음을 의미합니다.

"액추에이터는 신호(많은 경우 전기 신호이지만 다른 종류의 신호일 수 있음)를 기계적 변위, 즉 이동 또는 작업으로 변환하는 모든 장치입니다."

이 연구는 이 속성을 예측하는 강유전체 클래스를 대표하는 2D 인듐 인화물(InP)을 조사했습니다.

Yakobson은 "이 새로운 속성 또는 구부러지는 동작은 특정 물질에 대해 실험실에서 테스트해야 합니다."라고 말했습니다. "가장 많이 사용되는 것은 일종의 스위치일 것입니다. 이 동작은 매우 빠르고 매우 민감합니다. 즉, 매우 작은 로컬 신호로 터빈이나 전기 엔진을 켜거나 적응형 광학 망원경의 거울을 제어할 수 있습니다. 이것이 기본적으로 이러한 액추에이터의 본질입니다.

"차를 운전할 때 많은 손잡이와 스위치가 있고 모든 것이 정말 쉬워집니다. 더 이상 차창을 열 필요가 없습니다. 스위치를 켜기만 하면 됩니다."

Yakobson은 Rice의 Karl F. Hasselmann 재료 과학 및 나노 공학 교수입니다. Taif 대학의 화학자 Tariq Altalhi는 이 연구의 공동 저자입니다.

미 육군 연구 사무소(W911NF-16-1-0255)와 해군 연구 사무소(N00014-22-1-2753)는 국립 과학 재단(보조금 2138259, 2138286, 2138307, 2137603, 2138296).

출처 : https://www.sciencedaily.com/