8月14日消息,莱斯大学研究人员在《Advanced Materials》发表研究,证实石墨烯中微小的皱褶可以改变这种材料的电学性质,为挠曲电效应(flexoelectricity)提供了直接证据——所谓挠曲电效应,指材料发生不均匀弯曲时产生电荷的现象。

研究团队考察了石墨烯中天然形成的皱褶,其弯曲被压缩在小于十亿分之一米(纳米级)的空间内,极端曲率可将电子推向材料一侧。论文通讯作者之一、莱斯大学工程学教授Pulickel Ajayan表示:“我们的工作表明,在原子尺度下,一条普通皱褶也能成为非凡的电子特性来源。仅凭几何形状就能重塑石墨烯的电学行为,为通过结构而非化学来设计材料性质开辟了新路径。”

实验上,团队使用特制显微探针测量皱褶的形状、局部电学能量与电流,并用拉曼光谱(揭示原子拉伸或压缩状态的激光技术)与计算机模拟相结合,预测弯曲如何改变电子运动。

第一作者、莱斯大学前博士Sathvik Ajay Iyengar解释:“想象弯折一把柔性尺子,只不过弯折被压缩在小于十亿分之一米的空间里。在那个尺度上,石墨烯中的电子轻微向一侧偏移,形成两个电性相反的面,就像一节微型电池的两端。”他还指出,早期研究多考察较温和的弯曲或依赖外部压力,使这一微妙效应难以分离;将剧烈弯曲的皱褶与附近平坦的石墨烯直接对比,才清晰识别出极端曲率的作用。

这一发现的应用前景在于:未来科学家或许可以仅通过改变原子级厚度材料的形状——而非添加新化学物质——来控制电流,从而研制更灵敏的传感器与超薄电子器件。对柔性电子、可穿戴设备而言,几何调控电性避免了掺杂引入的杂质散射,是材料设计思路的重要扩展。 (来源:Chemeurope)