工程新闻

“原子舞蹈”揭示了新的见解的二维材料的性能



莫非发现有助于带来更稳定和可靠的电子设备和穿戴式灵活的



一个团队西北工程材料科学的研究人员开发出一种新方法,可以查看原子的动态运动中的原子级薄的材料2d的。成像技术,揭示了潜在的原因其中一个失败广泛应用于2D材料可能有助于科学家开发更加稳定可靠材料,以便将来电子设备的性能背后身打扮和灵活。

这些材料2d的 - :诸如石墨烯和borophene - 是一类单层的,晶体材料如半导体随着先进的超薄柔性电子广泛的潜力。但由于其薄的特性,所述材料对于外部环境高度敏感,并一直在努力证明长期稳定性和可靠性。当在电子器件中使用。

维纳亚克德拉维德“二维原子薄的材料提供给大大缩小电子设备的潜力,使他们成为有吸引力的选择,以灵活的功率和未来的可穿戴电子产品”之说 维纳亚克德拉维德在工程的麦考密克学院材料科学与工程的亚伯拉罕·哈里斯教授。

这项研究,题为“在单层过渡金属二硫属化物诱导的结构动力学电场的直接可视化”,是 发表 2月11日在该杂志 ACS纳米。德拉维德是在纸上通讯作者。 克里斯沃尔弗顿所述的杰罗姆湾也供稿材料科学与工程,科恩教授的研究。

“不幸的是,电子设备现在操作为一种‘黑盒子。’,虽然设备的度量可以测量的,单原子内负责材料这些性质的运动是未知的,这大大限制了努力以提高性能,”加入德拉维德,谁担任十大网赌网站网址原子和纳米尺度表征(Nuance的)中心主任。研究允许的方式来搬过去用新的限制,即在发挥内的电电压2D材料理解结构动力学。

建立在先前的研究中,研究人员使用纳米级的成像技术在由热引起的2D材料观察失败,小组使用高分辨率,称为原子尺度的成像方法的电子显微镜来观察原子的二硫化钼(移动二硫化钼),充分研究的材料最初在润滑脂中用作与摩擦材料的干润滑剂,最近获得利益的电子和光学性质STI。研究人员当电流应用于材料流动性很强,他们观察其无硫原子移动到空区的晶体材料,他们被称为一种现象,“原子的舞蹈。”

An image of void coalescence. On left, a low-magnification TEM of MoS2 grain boundary region prior to biasing. On right, the same region after an electrical bias is applied. As is apparent, neighboring voids (blue) appear to coalesce to form porous chains.该运动,反过来,引起了二硫化钼的晶界 - 在空间当两个晶粒的符合材料在分离,形成了通过电流来旅游渠道狭窄创建固有的缺陷。

“由于这些晶粒单独边界,你只剩下几个窄的通道,通过这些使电流的密度渠道增加,说:”阿克沙伊穆尔蒂,在德拉威的组博士研究生和研究的主要作者。 “这导致了更高的功率密度,并在这些地区较高的温度,从而导致最终失败的材料。”

“这是强大的,能够清楚地看到什么在这个规模,”穆尔蒂继续。 “采用传统工艺,我们采用电动能否领域的一个样本,请在材料的变化,但我们看到了什么无法曹景伟这些变化。如果你不知道的原因,就很难消除或防止失效机理的行为向前发展。“

随着在原子水平2D这种新的方式来学习材料,球队可以利用认为研究者ESTA成像的方法来合成材料小于易出故障的电子设备。在存储器设备中,例如,观察如何能研究人员,其中信息被存储演变为电流区域施加和ADAPT材料是如何设计用于那些更好的性能。

该技术也有助于提高生物电子宿主其他技术,从晶体管到消费电子光伏电池发光二极管(LED)到太阳能包含面板。

“我们相信,我们的方法开发的监测只有2D材料的行为条件下这将有助于科研人员攻克相关设备稳定持续的挑战,”墨菲说。 “这种进步使我们更接近了一步从实验室这些技术转移到市场上。”