科學(xué)家利用應(yīng)變梯度提高光電材料轉(zhuǎn)換效率

　　光電材料擁有非常廣闊的應(yīng)用前景，科學(xué)家利用其能夠?qū)㈦娔芎凸饽芑ハ噢D(zhuǎn)換的特性，用于發(fā)光、能量手機(jī)和傳感技術(shù)等方面。然而，由這些材料制成的設(shè)備往往存在效率低下的問(wèn)題，在轉(zhuǎn)換過(guò)程中會(huì)有大量能量變成熱能而消失。為了打破目前的效率限制，就需要新的光-電轉(zhuǎn)換原理。

　　許多表現(xiàn)出高效光電特性的材料受到反轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性的限制，這種物理特性限制了工程師對(duì)材料中電子的控制，也限制了他們?cè)O(shè)計(jì)新型或高效設(shè)備的選擇。在 2021 年 6 月 17 日發(fā)表在《Nature Nanotechnology》上的研究中，來(lái)自倫斯勒理工學(xué)院材料科學(xué)與工程系副教授施?。↗ian Shi，音譯）領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)材料科學(xué)家和工程師團(tuán)隊(duì)，利用應(yīng)變梯度來(lái)打破這種反轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性，在有前途的材料二硫化鉬（MoS2）中首次創(chuàng)造了一種新的光電現(xiàn)象。

　　為了打破反轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性，研究小組將一根氧化釩（VO2）線(xiàn)放在了 MoS2 片材的下面。施表示，二硫化鉬是一種靈活的材料，因此它變形了它的原始形狀，以遵循二氧化釩線(xiàn)的曲線(xiàn)，在其晶格內(nèi)形成一個(gè)梯度。想象一下，如果你把一張紙放在坐在桌子上的鉛筆上，會(huì)發(fā)生什么。紙張中產(chǎn)生的不同張力就像 MoS2 晶格中形成的應(yīng)變梯度。

　　施說(shuō)，這種梯度打破了材料的反轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性，并允許在晶體內(nèi)移動(dòng)的電子被操縱。在應(yīng)變梯度附近觀察到的獨(dú)特的光反應(yīng)允許電流流過(guò)該材料。這被稱(chēng)為柔性光電效應(yīng)，它可以被用來(lái)設(shè)計(jì)新穎和/或高效的光電子學(xué)。

　　施說(shuō)：“這是在這種材料中首次展示這種效應(yīng)。如果我們有一個(gè)在光-電轉(zhuǎn)換過(guò)程中不產(chǎn)生熱量的解決方案，那么電子設(shè)備或電路可以得到改善”。氧化釩對(duì)溫度非常敏感，因此該團(tuán)隊(duì)還能夠證明柔性光電效應(yīng)在MoS2和VO2材料相遇的部位帶來(lái)溫度依賴(lài)性--相應(yīng)地改變晶格的梯度。