|
Материал толщиной с атом стал самым тонким в мире электрогенератором
|
|
|
|
Тончайший в мире пласт дисульфида молибдена (MoS2) может стать электрогенератором будущего. Команда учёных из Колумбийского университета и Технологического института Джорджии опубликовала статью в журнале Nature, в которой описали эксперимент по наблюдению пьезоэлектрического эффекта в листе этого материал толщиной с атом.
|
|
|
|
Эта работа может стать основой для создания нового поколения электрических генераторов. Устройства будут оптически прозрачными, сверхлёгкими, гибкими и растяжимыми, что сделает их универсальной основой почти для любой электронной технологии.
|
 |
|
Пьезоэлектричество, как физическое явление, хорошо изучено само по себе: при механической деформации пьезоэлектрика (кристалла с особыми свойствами) возникает электрический заряд, и наоборот, при сообщении электрического заряда материалу, последний деформируется механически. Однако до сих пор физики не могли изучить экспериментально пьезоэлектрический эффект в двумерном материале, хотя и описали его теоретически.
|
|
|
|
"Мы использовали материал толщиной всего в один атом. Столь тонкий пласт можно использовать для изготовления носимых устройств и преобразовывать энергию тела пользователя в электроэнергию, которая будет питать носимые датчики, медицинские устройства или даже заряжать смартфоны в кармане", — рассказывает соавтор исследования Джеймс Хоун (James Hone), профессор машиностроения из Колумбийского университета.
|
|
|
|
Его коллега Чжун Линь Ван (Zhong Lin Wang) из Технологического института Джорджии добавляет, что с точки зрения фундаментальной науки этот эксперимент также имеет важное значение, так как открывает на практике новое свойство двумерных материалов.
|
|
|
|
Как отмечают авторы исследования, существуют два ключевых свойства, которые необходимо учитывать для генерации пьезоэлектрического эффекта в двумерном дисульфиде молибдена. Во-первых, необходимо использовать нечётное число слоёв материала, а во-вторых, сгибать его нужно в строго определённом направлении. Используемое вещество является высокополярным, и потому чётное количество слоёв приведёт к исчезновению пьезоэлектрического эффекта, а кристаллическая структура материала позволяет проявиться эффекту только при определённой конфигурации.
|
|
|
|
В ходе своего эксперимента Хоун и его коллеги поместили тонкие хлопья MoS2 на гибкие пластиковые подложки и точно измерили ориентацию кристаллической решётки материала. Затем учёные вставили в определённом порядке металлические электроды в хлопья, после чего в образцы были помещены измерительные электроды. Последнее действие позволило зарегистрировать заряд, проходящий по материалу при механической деформации. Так учёные проследили за преобразованием механической энергии в электрическую.
|
|
|
|
Исследователи также отметили, что выходное напряжение поменяло знак после того, как они изменили направление деформации, и исчезло вовсе, когда число слоёв было чётным. Таким образом Хоун и его коллеги подтвердили теоретические прогнозы.
|
|
|
|
"Интереснее всего то, что дисульфид молибдена, не являясь пьезоэлектриком в объёме, проявляет эти свойства, будучи уменьшенным до одного слоя толщиной в атом", — отмечает Линь Ван в пресс-релизе.
|
|
|
|
Чтобы проявлялся пьезоэлектрический эффект, у материала должна отсутствовать центральная симметрия. Один атомный слой дисульфида молибдена обладает именно такой структурой, тем не менее, у трёхмерного материала последовательные слои ориентированы в противоположных направлениях и генерируют положительные и отрицательные напряжения, которые компенсируют друг друга, и дают нулевой пьезоэлектрический эффект.
|
|
|
|
http://www.vesti.ru/doc.html?id=2052797
|
