Töjningsteknik hänvisar vanligtvis till en slags materialbearbetningsteknik som syftar till att reglera materialegenskaper eller optimera relaterade enheters prestanda genom inneboende eller extern belastning. På senare år har med utvecklingen av 2D-material, forskningen kring strain engineering av 2D-material (transition metal dichalcogenides [TMDCs], grafen, etc.) har väckt stor uppmärksamhet. Jämfört med töjningsteknik av traditionella bulkmaterial, atomtjockleken hos 2D-material gör dem mer lämpade att fungera som plattformen för töjningsteknisk forskning och bygger en bro mellan töjningsteknik och nanofotonik. Därav, de är värda uppmärksamhet ur många synvinklar, från grundläggande fysik till praktiska tillämpningar.

I en ny tidning publicerad i Ljus:Vetenskap och tillämpningar , ett team av forskare, ledd av doktor Dangyuan Lei från Institutionen för materialvetenskap och teknik, City University of Hong Kong, Kina, och medarbetare har skrivit en översiktsartikel för att heltäckande sammanfatta den senaste utvecklingen inom detta växande område. I denna recensionsartikel, den traditionella makroskopiska töjningsfältsteorin introduceras först. Sedan, bandstrukturförändringarna för ansträngda 2D-halvledare (TMDC) och ansträngd grafen diskuteras, medan de optiska svaren som observeras under olika typer av töjningsfält granskas. Senare, denna artikel sammanfattar de töjningstekniska teknikerna som kan tillämpa olika typer av spänningar på specifika 2D-material. I slutet av denna artikel, de olika applikationerna i optiska enheter, optoelektronik och andra fotoniktillämpningar presenteras, och de befintliga problemen på detta område och deras framtida utveckling bedöms, respektive.

Traditionell strain engineering fokuserar främst på kisel, germanium och andra 3D-bulkmaterial, som vanligtvis saknar hög brotthållfasthet på grund av sina inneboende 3D-egenskaper. Nyutvecklade 2D-material med atomtjocklek (som grafen, TMDCs) har nu kommit in i fältet. Deras stamteknik har studerats brett i både vetenskapssamhället och industrisamhället. Jämfört med traditionella 3D-material, 2D-egenskaperna hos 2D-material ger dem några helt olika och nya egenskaper, göra deras stamteknik mer attraktiv. Dessa forskare sammanfattar de unika egenskaperna hos 2D-material:

"Baserat på följande tre punkter, vi tror att 2-D-material är en perfekt plattform för töjningsteknik:(1) 2-D-material har bättre mekaniska egenskaper (deformationskapacitet), vilket innebär att de kan tåla större belastning före brott jämfört med bulkmaterial; (2) 2D-material har bättre optiska egenskaper på grund av deras starka excitoneffekter, vilket gynnar deras ytterligare tillämpningar i fotonikenheter; och (3) 2D-material har mer varierande deformationsmönster. Deras atomtjockleksegenskaper gör att de kan uppnå spänning utanför planet, vilket är nästan omöjligt i 3D-bulkmaterial, tillåter 2D-material att ha fler deformationsmönster, såsom enaxlig och biaxiell töjning i planet, skrynkla, vika ihop, och lokaliserad ojämn stam."

"Eftersom typerna av den applicerade stammen varierar, förändringarna av elektriska och optiska egenskaper är olika. I allmänhet, vi kan observera de rödskiftade (blåskiftade) PL-spektra från draghållfasta (kompressiva) ansträngda 2-D TMDC. Liknande, vi kan observera skiftningen och splittringen av Raman-spektra från ansträngd grafen. Förutom, många nya optiska svar, som "tratteffekt", enkelfoton-emission och avstämbar generation av andra övertoner, dyka upp under någon speciell stamfördelning." tillade de.

"Det finns olika tekniker för att applicera påfrestningar på 2D-material. Baserat på typen av den inducerade påfrestningen, vi brukar klassificera dem i tre kategorier, nämligen, de enaxliga töjningsteknologierna, biaxiala töjningsteknologier och lokala töjningsteknologier. Vi borde ägna mer uppmärksamhet åt lokal stamteknologi. De ger faktiskt ett nytt sätt att kontrollera fotoner i ett ultralitet område. Sammanfattningsvis, flexibiliteten och optiska egenskaperna hos 2D-material (jämfört med deras skrymmande motsvarigheter) öppnar dörren för utvecklingen av potentiellt viktiga nya stamkonstruerade fotoniska applikationer, ", avslutar forskarna.