弯曲2D纳米材料可以开启未来技术

莱斯大学材料科学家Boris Yakobson及其合作者发现了铁电2D材料的特性，可以作为未来设备的一项功能加以利用。

由于它们响应电刺激而弯曲，因此可以控制单层铁电材料充当纳米级开关甚至电机，根据ACS Nano发表的研究。

单层或2D材料通常由单层原子组成，这意味着它们只有几纳米厚。近年来，由于其物理、电气、化学和光学特性，它们受到了极大的关注，这使得它们在从消费电子产品到医疗和工业技术的各种应用中都很有用。

“2D材料非常薄，非常灵活，”Yakobson说。“在单层铁电体中，这会产生意想不到的自发、主动弯曲行为。

“我们在这项研究中发现的新颖之处在于，铁电状态与材料的弯曲或弯曲之间存在连接或耦合。这项工作将一类二维材料的基本特性的发现或预测与实际应用角度相结合。

铁电体是由负离子和正离子组成的材料，可以移动以产生自发极化，这意味着离子根据其电荷分离。

“有趣的是，原子并不相同，”莱斯博士后研究助理、该研究的主要作者Jun-Jie Zhang解释说。“它们中的一些更大，有些更小，所以层对称性被打破了。

极化将较大的原子驱动到2D材料层的一侧，将较小的原子驱动到另一侧。原子或离子的这种不对称分布导致材料表面在铁电状态下弯曲。

“因此，在铁电状态下，材料不会保持平坦，而是会弯曲，”Yakobson说。“如果你切换极化 - 你可以通过施加电压来切换它 - 你可以控制它弯曲的方向。这种可控的行为意味着您有一个执行器。

“执行器是将信号(在许多情况下是电信号，但它可以是不同类型的信号)转换为机械位移的任何设备，换句话说，运动或功。

该研究将2D磷化铟(InP)视为其预测该特性的铁电体类别的代表。

“这种新的特性或弯曲行为必须在实验室中对特定物质进行测试，”雅各布森说。“它最有可能的用途是作为一种开关。这种行为非常快，非常敏感，这意味着通过非常微小的本地信号，您可以打开涡轮机或电动发动机，或控制自适应光学望远镜的镜子。这基本上就是这些致动器的本质。

“当你开车时，你有很多旋钮和开关，这让一切都变得非常容易。你不必再打开车窗了，你只需打开一个开关。