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超薄纳米压电材料问世--厚度2-3纳米

编辑:8455新葡萄娱乐   文章来源:8455新葡萄娱乐   时间:2016-08-10

人类目前能够“操作”的物质极限是原子。依靠人类的无与伦比的洞察力和巧夺天工的手艺,不仅可以通过电子“看到”单个原子,甚至可以操控单个原子,其操作精度已经达到1纳米以下。即便如此,也远未达到“灵活”控制的阶段,更不用说“游刃有余”的组装原子。精密的定位和驱动依赖致动器(Actuator),而致动器的最重要的核心之一为压电材料。

简单的说,这种材料具有极性,可通过外加电压,获得细微形变,进而实现高精度驱动;如上所述,实现亚原子尺度的超高精度定位仍然极具挑战。超薄压电材料有望在解决这一问题上大展身手:用原子级尺寸的压电材料,获得亚原子分辨率的定位和驱动。

日前从中科院传出消息,中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所张珽研究员团队与新加坡南洋理工大学刘政教授团队合作联合南京大学、新加坡科技局先进制造研究所、以及美国杜克大学,通过五方全面合作.研究团队通过化学气相沉积法,制备出高质量硫化镉(CdS)超薄纳米片薄膜(厚度2-3纳米)。这一成果推动了人类微观世界的认知。相关论文刊登在近日出版的《科学进展》上。

研究人员通过扫描探针显微镜等原位表征技术,对硫化镉超薄纳米片材料的垂直方向压电性能进行了表征与系统研究,发现超薄硫化镉纳米片在垂直方向具有3倍于体相材料的巨大压电常数(~33pm/V),并且理论模拟很好的验证了这个结论。这些结果为构筑超高精度的驱动器及新型高灵敏压力、位移和应变传感器奠定了重要的理论与实验的基础。

压电材料被誉为人类探索微观世界的“智能肌肉',可通过外加电压,获得细微形变,实现高精度驱动;也可应用于高精度的应变、位移与定位的传感器。这种特性使得致动器已成为实现高精度定位的利器,并装备于最前沿的仪器,如扫描隧道显微镜和透射电子显微镜。通过这些才得以窥见原子,包括极小的硼和碳原子。目前实现亚原子尺度的超高精度定位仍然具有挑战性,超薄压电材料有望在解决这一问题上大展身手!!!


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