Den exakta mätningen av den termiska expansionskoefficienten är väsentlig för att förstå de mekaniska och elektroniska egenskaperna hos 2D-material och för att designa enheter baserade på dessa material. 2D-material, som bara är några få atomer tjocka, har väckt stort intresse på grund av sina unika egenskaper, såsom hög hållfasthet, flexibilitet och elektrisk ledningsförmåga. Emellertid är den termiska expansionen av 2D-material utmanande att mäta på grund av deras ringa storlek och låga värmeledningsförmåga.
Den nya nano-Raman termoelastiska spektroskopitekniken tar itu med dessa utmaningar genom att använda en fokuserad laserstråle för att värma ett litet område av 2D-materialet och mäta den resulterande förskjutningen i Raman-spektrumet. Förskjutningen i Raman-spektrumet är direkt relaterad till materialets termiska expansion. Denna teknik möjliggör noggrann mätning av den termiska expansionskoefficienten för 2D-material med hög precision, även för material som bara är några nanometer tjocka.
Forskarna demonstrerade den nya tekniken genom att mäta värmeutvidgningskoefficienten för enskiktsgrafen, som är ett kolbaserat 2D-material. Den uppmätta termiska expansionskoefficienten för grafen överensstämmer utmärkt med teoretiska förutsägelser och tidigare experimentella resultat. Detta visar den nya teknikens noggrannhet och tillförlitlighet.
Den nano-Raman termoelastiska spektroskopitekniken har potential att användas för ett brett utbud av 2D-material, inklusive övergångsmetalldikalkogenider, hexagonal bornitrid och fosforen. Denna teknik kommer att göra det möjligt för forskare att bättre förstå de termiska egenskaperna hos 2D-material och designa enheter som använder dessa egenskaper.
