Wetenschappers moduleren 2D-materiaaleigenschappen via door buiging geïnduceerde tussenlagen glijden

Een onderzoeksgroep van het Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE) van de Chinese Academie van Wetenschappen heeft een nieuwe strategie voorgesteld om precies de stapelopdrachten van interlayer en gerelateerde eigenschappen in tweedimensionale (2D) van der Waals gelaagde materialen via mechanische buiging te manipuleren, waardoor efficiënte elektrische polarisatie-schakelaars. De studie wordt gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven.

2d van der Waals Materials hebben aandacht gekregen in flexibele elektronica vanwege hun vermogen om te conformeren en mechanische flexibiliteit. Samengesteld uit atomisch dunne lagen, hebben 2D -materialen een unieke capaciteit voor tussenlagenstapelen. Door deze stapelvolgorde te wijzigen, kunnen verschillende fasen worden bereikt, die buitengewone elektrische, optische en magnetische eigenschappen ontgrendelen. Het is echter een uitdaging om precieze controle over het stapelen van bestellingen in 2D -materialen te bereiken.

Om dit probleem aan te pakken, stelden de onderzoekers een nieuwe mechanische buigmethode voor om stackingsorders en gerelateerde optische, topologische, elektronische en magnetische eigenschappen in 2D -materialen dynamisch te regelen. In eerder werk ontwikkelde het team machine learning force veldmodellen voor 2D-materialen zoals H-BN en MOS₂met behulp van een kunstmatige intelligentie-ondersteunde aanpak.

In deze studie voerden de onderzoekers grootschalige atomaire simulaties uit op dubbellaagse materialen zoals H-BN, MOS₂en niet-ferro-elektrische dubbellaagse grafeen, gebaseerd op hun eerdere krachtveldmodellen. Ze ontdekten dat het buigen van de materialen onomkeerbare knikken creëert, een fenomeen dat voortvloeit uit de interactie tussen interlayer stapelen energie en buigenergie.

Tijdens het buigproces treedt continue tussenlagen glijden op als gevolg van de hoge stijfheid in het vlak van 2D-materialen. Door atomaire ontspanning werden drie geoptimaliseerde dubbellaagse structuren met verschillende buighoeken ontwikkeld, wat resulteerde in de vorming van verschillende soorten domeinwanden.

Belangrijk is dat het glijden geïnduceerd door buiging de overdracht van de tussenlagen faciliteert, die de elektrische polarisatie van de materialen kan omkeren. Aangezien de stapelvolgorde een cruciale rol speelt bij het moduleren van materiaaleigenschappen, kan het mechanisme van door buiging geïnduceerde tussenlagen glijden worden gebruikt om “schuifflexo-reacties” in materialen van Van der Waalals te onderzoeken.

Dit omvat effecten zoals glijdende flexomagnetische, glijdende flexophotovoltaïsche en glijdende flexovalleytronic, waardoor nieuwe wegen worden geopend voor het ontwerp van flexibele elektronica van de volgende generatie.