uma, Resultados seletivos para mostrar as propriedades ajustáveis sob tensão. Da esquerda para a direita estão a estrutura de banda alterada da monocamada TMDC sob tensão biaxial, PL redshifted e espectros de absorção de TMDC monocamada sob tensão de tração e um cenário ilustrativo para o efeito de "funil" em um TMDC enrugado, respectivamente. b, Mapas de esboço seletivos para a configuração ou princípio de funcionamento das tecnologias de engenharia de deformação. Painel superior esquerdo:configuração experimental para um sistema de dobra para aplicar tinta uniaxial a materiais 2D. Painel superior direito:uma tecnologia de rolamento para aplicar tensão ao grafeno. Painel inferior esquerdo:uma tecnologia baseada em substrato piezoelétrico para aplicar deformação biaxial a materiais 2D. Painel inferior direito:uma tecnologia para formar um TMDC enrugado. c, Algumas aplicações práticas seletivas. Painel esquerdo:esquema de uma fibra PDMS incorporando sensor de deformação baseado em nanocompósitos de grafeno. Painel do meio:a perda óptica dependente da deformação do sensor de deformação descrito no painel esquerdo para medir o movimento do corpo humano. Painel direito:um mapa PL de um emissor de fóton único induzido por deformação. A inserção evidencia seu comportamento de emissão de fóton único. Crédito:Zhiwei Peng, Xiaolin Chen, Yulong Fan, David J. Srolovitz, Dangyuan Lei
A engenharia de deformação geralmente se refere a um tipo de tecnologia de processamento de materiais que visa regular as propriedades dos materiais ou otimizar o desempenho dos dispositivos relacionados por deformação inerente ou externa. Nos últimos anos, com o desenvolvimento de materiais 2-D, a pesquisa em torno da engenharia de deformações de materiais 2-D (dichalcogenetos de metais de transição [TMDCs], grafeno, etc.) atraiu atenção significativa. Em comparação com a engenharia de deformação de materiais a granel tradicionais, a espessura atômica dos materiais 2-D os torna mais adequados para servir como plataforma para pesquisas de engenharia de deformações e constrói uma ponte entre a engenharia de deformações e a nanofotônica. Portanto, eles são dignos de atenção de muitos pontos de vista, da física fundamental às aplicações práticas.
Em um novo artigo publicado em Light:Ciência e Aplicações , uma equipe de cientistas, liderado pelo Doutor Dangyuan Lei do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais, Universidade da cidade de Hong Kong, China, e colegas de trabalho escreveram um artigo de revisão para resumir de forma abrangente os desenvolvimentos recentes neste campo em expansão. Neste artigo de revisão, a tradicional teoria do campo de deformações macroscópicas é introduzida primeiro. Então, as mudanças na estrutura de banda de semicondutores 2-D deformados (TMDCs) e grafeno deformado são discutidos, enquanto as respostas ópticas observadas sob diferentes tipos de campos de deformação são revisadas. Subseqüentemente, este artigo resume as técnicas de engenharia de deformações que podem aplicar diferentes tipos de deformações a materiais 2-D específicos. No final deste artigo, as diversas aplicações em dispositivos ópticos, optoeletrônica e outras aplicações fotônicas são apresentadas, e os problemas existentes neste campo e seu desenvolvimento futuro são prospectados, respectivamente.
A engenharia de deformação tradicional se concentra principalmente no silício, germânio e outros materiais 3-D a granel, que geralmente carecem de alta resistência à fratura devido às suas propriedades 3-D intrínsecas. Materiais 2-D recentemente desenvolvidos com espessura atômica (como o grafeno, TMDCs) já entraram no campo. Sua engenharia de deformações foi amplamente estudada na comunidade científica e na sociedade industrial. Comparado com os materiais 3-D tradicionais, as características 2-D dos materiais 2-D conferem-lhes algumas características bastante diferentes e inovadoras, tornando sua engenharia de cepas mais atraente. Esses cientistas resumem essas propriedades únicas de materiais 2-D:
"Com base nos três pontos a seguir, pensamos que os materiais 2-D são uma plataforma perfeita para engenharia de deformação:(1) os materiais 2-D têm melhores propriedades mecânicas (capacidade de deformação), o que significa que eles podem suportar uma deformação maior antes da fratura quando comparados aos materiais a granel; (2) os materiais 2-D têm melhores propriedades ópticas devido aos seus fortes efeitos de exciton, que beneficia suas novas aplicações em dispositivos fotônicos; e (3) os materiais 2-D têm padrões de deformação mais variáveis. Suas propriedades de espessura atômica permitem que eles atinjam deformações fora do plano, o que é quase impossível em materiais a granel 3-D, permitindo que materiais 2-D possuam mais padrões de deformação, como deformação no plano uniaxial e biaxial, ruga, dobrar, e deformação não uniforme localizada. "
"Uma vez que os tipos de deformação aplicada são variados, as mudanças nas propriedades elétricas e ópticas são diferentes. Em geral, podemos observar os espectros de PL com desvio para o vermelho (desviado para o azul) dos TMDCs 2-D de tração (compressão). De forma similar, podemos observar o deslocamento e a divisão dos espectros Raman do grafeno deformado. Além do mais, muitas novas respostas ópticas, como o efeito de 'funil', emissão de fóton único e geração sintonizável de segundo harmônico, surgem sob alguma distribuição especial de cepas ", acrescentaram.
"Existem várias tecnologias para aplicar cepas a materiais 2-D. Com base no tipo de cepa induzida, geralmente os classificamos em três categorias, nomeadamente, as tecnologias de tensão uniaxial, tecnologias de cepas biaxiais e tecnologias de cepas locais. Devemos prestar mais atenção às tecnologias de cepas locais. Na verdade, eles proporcionam uma nova maneira de controlar os fótons em uma área ultrapequena. Para concluir, a flexibilidade e as propriedades ópticas dos materiais 2-D (em comparação com suas contrapartes volumosas) abrem a porta para o desenvolvimento de novas aplicações fotônicas de engenharia de deformação potencialmente importantes, "concluem os cientistas.
