Изследователи представиха най-тънкия електрически генератор в света

Пиезоелектричество и пиезотронният ефект са наблюдавани за първи път в атомно тънкия материал молибденов дисулфид. Този материал може да се превърне в основата на нови електрически генератори и механочувствителни устройства, които са оптически прозрачни, леки и гъвкави.

Изследователски групи от Колумбия Инженеринг и Технологичния институт на Джорджия демонстрираха механичното производство на електроенергия от материала двуизмерен молибденов дисулфид (MoS2). Наблюдението представя ново свойство на двуизмерните материали, което предоставя възможност за нови видове механично контролирани електронни устройства.

Има два начина за използване на молибденов дисулфид за генериране на ток: с помощта на нечетен брой на слоевете и огъване в правилната посока. Материалът е силно полярен и затова четен брой слоеве неутрализира пиезоелектрическия ефект. Кристалната структура на материала също е пиезоелектрична, но само при определена ориентация на кристалите.

Екипът е поставил тънки люспи от MoS2 върху гъвкави пластмасови основи и е определил ориентацията на техните кристални решетки чрез използване на оптични методи. След това са следвали модела с метални електроди върху люспите.

По време на изследването направено в Georgia Tech, измервателни електроди са били инсталирани върху проби осигурени от групата в Колумбия, а след това са били измерени текущите потоци, тъй като пробите са били механично деформирани. Екипът е наблюдавал преобразуване на механична в електрическа енергия, както и напрежение и ток на изходите.

Изследователите също така забелязали, че изходното напрежение обръща полярността, когато се променя посоката на приложената деформация, и че тя изчезва в пробите с четен брой атомни слоеве, което потвърждава теоретичните прогнози. Наличието на пиезотроничен ефект в нечетен слой MoS2 също се наблюдава за първи път. Материал като MoS2, който не е пиезоелектричен в насипно състояние, може да стане пиезоелектричен, когато се изтъни до един атомен слой.

Изследването може да отвори вратата към развитието на нови приложения на материала и неговите уникални свойства, като цялостни плътни наносистеми, които се захранват самостоятелно като събират механична енергия от околната среда. Това проучване разкрива за първи път и пиезотроничния ефект при двуизмерните материали, което значително разширява приложението на слоести материали в области като интерфейса човек-машина, роботика, MEMS и гъвкава електроника.