Пьезоэлектрический эффект в нанотехнологиях

Недавно ученые лаборатории имени Лоуренса нашли новый способ использования преобразования энергии. Электрический заряд возникает в дисульфиде молибдена путем механического воздействия на элемент. Молибденит является плоским полупроводниковым материалом. Толщина кристаллической решетки в один атом позволяет использовать материал в самых современных устройствах, требующих наличие высокочувствительных и в тоже время прочных элементов. Эффект преобразования энергии позволит использовать материал из молибдена в нанотехнологиях, где для питания элементов требуется незначительное количество заряда

Обычно в устройствах используются материалы, не позволяющие достичь стабильного пьезоэлектрического эффекта. Команде сотрудников лаборатории удалось измерить изменение энергии, которое возникает в единственном слое молекул полупроводника. Это открывает большие возможности для его использования. Рабочая температура, до которой характеристики полупроводника сохраняются (температура Кюри), намного выше показателей других известных материалов.

Тесты, проведенные учеными, проводились путем растяжения листового фрагмента материала между электродами. Электрические волны зонда атомно-силового микроскопа воздействовали на молибден, в котором за счет этого появлялись углубления небольшого размера. Проведенные измерения возникающего электрического потенциала и глубины деформации позволили вычислить коэффициент пьезоэлектрического эффекта. Он оказался равным такому же параметру окиси цинка, кварца и других материалов.

Свойства молибденита могут быть использованы в точных технологиях и направлении высокоскоростной обработки данных, называемой валлитроникой. Это совершенно новое отрасль, требующее использование полупроводников совершенно иного качества, чем в обычных схемах. Передача информации происходит с помощью волн, которые имеют пики и провалы. Данные кодируются в импульсе электронов.

Работая над увеличением возможностей полупроводников, лаборатория имени Лоуренса сделала поистине революционный прорыв в нанотехнологиях. Измерения свойств материалов, использующих прямой и обратный пьезоэлектрический эффект, позволило обнаружить уникальные характеристики. Такие полупроводники можно использовать в высокочувствительных датчиках различного профиля, в микроскопических генераторах и нанодвигателях. Целесообразным будет применение в сканирующих атомно-силовых микроскопах и других наноэлектронных устройствах.

Директор лаборатории Сян Занг говорит о том, что в течение нескольких лет они работали над изучением свойств молибдена, обладающим высокой проводимостью электричества. Эта характеристика сопоставима с данными, полученными при исследовании графита. В отличие от графитового элемента, молибден имеет широкие зоны нулевой плотности электрического заряда. Это обеспечивает наиболее быстрое перемещение электрона из связанного в свободное состояние и, следовательно, его возможность участвовать в проводимости. Из этого материала планируется изготавливать наноразмерные транзисторы, которые могут снабжать электроэнергией микроэлектромеханические системы.

Лаборатория имени Лоуренса на протяжении многих лет работает над материалами различного уровня. Начиная с 1931 года, ученые открыли множество химических элементов, таких как лоуренсий, сиборгий, нобелий и другие. Многие из них были названы в честь сотрудников, принимавших участие или открывших эти элементы. 11 ученых испытательного центра получили нобелевские премии. Лаборатория принимала также участие в синтезировании химического элемента технеция. Он имеет важное практическое значении в медицинских исследованиях сердца, мозга и других жизненно-важных органов.