Kristallstruktur av ett monolager av övergångsmetalldikalkogenid. Kredit:CC3.0 3113Ian
En ny studie publicerad nyligen i Avancerade material avslöjar att MoSe 2 , ett framträdande material i familjen övergångsmetalldikalkogenider (TMD), förlorar relativ styvhet när dess tjocklek minskas. Detta arbete utfördes av forskare från Adam Mickiewicz University (AMU) i Poznan (Polen) och ICN2, under koordinering av Dr. Bartlomiej Graczykowski och Dr. Klaas-Jan Tielrooij, respektive.
Sedan upptäckten av grafen, ett material så tunt som ett enda lager av atomer, ett brett utbud av nya 2D-material har tillverkats och studerats. Den allmänna förväntningen är att vad gäller grafen, sådana materials mekaniska egenskaper är överlägsna deras bulkmotsvarigheter. Dock, detta är inte fallet för molybdendiselenid (MoSe 2 ), en av de mest attraktiva medlemmarna i familjen övergångsmetalldikalkogenider (TMD), som tvärtom blir allt mjukare när den görs tunnare.
Dessa resultat, som motsäger det vanliga antagandet att den relativa mekaniska styrkan ökar på nanoskala, rapporterades i en tidning som nyligen publicerats i tidskriften Avancerade material . Studien koordinerades av Dr. Bartlomiej Graczykowski, från Adam Mickiewicz University (AMU) i Poznan (Polen), och Dr. Klaas-Jan Tielrooij, ledare för gruppen ICN2 Ultrafast Dynamics in Nanoscale Systems. "Våra fynd är extraordinära eftersom de tydligt visar en progressiv uppmjukning av MoSe 2 samtidigt som den minskar dess tjocklek från bulk till tre molekylära lager, " förklarar Visnja Babacic, Ph.D. student vid AMU och första författare till tidningen.
Forskargruppen kunde studera de elastiska egenskaperna hos olika prover av MoSe 2 , av gradvis tunnare dimensioner, med hjälp av en teknik som kallas mikro-Brillouin ljusspridning. Denna kontaktlösa och oförstörande analysmetod använder ljusets interaktion med vibrationer i materialet (akustiska vågor i gigahertz-regimen) för att extrahera information om dess mekaniska egenskaper. "Det är en mer pålitlig och kanske mer användbar teknik än traditionella kontaktmetoder eftersom den kan ge både mekanisk information och tjockleksvärden på membranen, " säger Dr Bartolomej Graczykowski, ledare för projektet på AMU. Samma tillvägagångssätt skulle också kunna användas för att studera andra van der Waals (vdW) material.
Denna elastiska uppmjukning av materialet när tjockleken på provet minskas, kallad elastisk storlekseffekt, har djupgående konsekvenser för design och utveckling av nanoenheter, såsom nanomekaniska resonatorer för sensorer, där mekaniska egenskaper är avgörande för deras hållbarhet och robusta prestanda. "Resultaten av vår studie är också mycket relevanta för relaterade forskningsområden, såsom termisk transport i nanoskala, elektronik, eller resonatorer som använder vdW-material, " säger Dr Klaas-Jan Tielrooij, ledare för projektet vid ICN2.
