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超薄纳米材料问世助力打造超高精度传感器

时期:2022-07-22 01:04 点击数:
本文摘要:近日,中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员张珽团队通过五方全面合作,在该领域获得新进展。研究团队通过化学气相沉积法,制取出有高质量硫化镉(CdS)超薄纳米片薄膜(厚度2-3纳米,既3-5个晶格厚度)。 超薄硫化镉纳米片压电测试的示意图、光学显微镜图片及其横向方向压电性能测试结果 原子是人类目前需要操作者的物质无限大。 依赖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见单个原子,甚至可以操纵单个原子,其操作者精度早已超过1纳米以下。

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近日,中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员张珽团队通过五方全面合作,在该领域获得新进展。研究团队通过化学气相沉积法,制取出有高质量硫化镉(CdS)超薄纳米片薄膜(厚度2-3纳米,既3-5个晶格厚度)。  超薄硫化镉纳米片压电测试的示意图、光学显微镜图片及其横向方向压电性能测试结果  原子是人类目前需要操作者的物质无限大。

依赖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见单个原子,甚至可以操纵单个原子,其操作者精度早已超过1纳米以下。即使如此,也预想超过灵活性掌控的阶段,更加不用说游刃有余的装配原子。

仪器的定位和驱动倚赖致动器(Actuator),而致动器的最重要的核心之一为压电材料。非常简单地说道,这种材料具备极性,可通过另加电压,取得微小应力,进而构建高精度驱动;反其道而行之,则可应用于高精度的突发事件、偏移与定位的传感器(Sensor)。

此种天赋,使得致动器已沦为构建高精度定位的利器,并装备于最前沿的仪器,如扫瞄隧道显微镜(STM)和入射电子显微镜(TEM)。通过这些火眼金睛,以求看出原子,还包括大于的硼和碳原子。

可以说道,压电材料已沦为人类探寻微观世界的智能肌肉。即使如此,如上所述,构建亚原子尺度的超高精度定位依然极具挑战。超薄压电材料未来将会在解决问题这一问题上大展身手:用原子级尺寸的压电材料,取得亚原子分辨率的定位和驱动。  近日,中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员张珽团队与新加坡南洋理工大学教授刘政团队合作,并牵头南京大学、新加坡科技局先进设备生产研究所以及美国杜克大学,通过五方全面合作,在该领域获得新进展。

研究团队通过化学气相沉积法,制取出有高质量硫化镉(CdS)超薄纳米片薄膜(厚度2-3纳米,既3-5个晶格厚度)。并通过扫瞄探针显微镜等原位密切相关技术,对硫化镉超薄纳米片材料的横向方向压电性能展开了密切相关与系统研究,找到超薄硫化镉纳米片在横向方向具备3倍于体相材料的极大压电常数(~33pm/V),并且理论仿真很好地检验了这个结论。

这些结果为构筑超高精度的驱动器及新型高灵敏压力、偏移和突发事件传感器奠下了最重要的理论与实验的基础。  从或许上说道,仪器的精度要求了人类对物质世界的理解无限大,其中高精度的压电材料不可或缺。

为一窥原子,必须利用压电材料在亚原子精度上移动探针;为检验小尺度下万有引力的平方正比关系,必须对实验部件精确定位感官;甚至为了聆听黑洞的拆分瞬间释放出来的呼喊宇宙的引力波,必须对无数元件严丝合缝的装配定位驱动,避免哪怕一丝一毫的机械偏差。这一切,压电材料功不可没。短期来说,高性能的超薄压电材料对于生产高精度传感器、先进设备机电元件大有裨益,还包括减少尺寸,减少集成度,改建为柔性电子器件等。

将来而言,超薄压电材料甚至可以转变人类对世界的理解。  涉及研究结果已公开发表于《科学》子刊《科学进展》(ScienceAdvances,2016,2,e1600209)。


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